Георешетка для укрепления откосов и прилегающих к ним поверхностей грунта
GEOGRID FOR REINFORCEMENT OF SLOPES AND ADJACENT SURFACES OF GROUND

Изобретение относится к области строительства. Георешетка предназначена для армирования, как откосов, так и поверхностей прилегающих к ним. Предлагаемая георешетка может найти применение при сооружении дорожных одежд, так и для укреплении железнодорожных полотен и откосов. А также и во многих других вариантах использования в, транспортной, гидротехнической отраслях строительства, где требуются высокие и стабильные показатели прочности и долговечности возводимых сооружений.
Из уровня техники известны различные устройства (патент RU 2358063, опубликованный 10.06.2009 и патент RU 2152480, опубликованный 10.07.2000), в которых для закрепления поверхностного слоя откоса используются пространственно полимерные решетки, в частности так называемые «георешетки».
Георешетки изготавливают из гибких и прочных полимерных лент, нарезая ленты на мерные полосы и скрепляя их между собой в шахматном порядке поперечными швами, получают ячеистые структуры, способные закреплять и удерживать от смещения массы грунта, загруженные в ячейки.
Материалом для изготовления указанных лент обычно используют полиэтилен различных марок. Полосы из полиэтилена являются гибкими, прочными, устойчивыми к воздействию неблагоприятных природных факторов.
Однако при размещении на откосах такого вида георешетки увеличивается нагрузка на нее с увеличением угла откоса, что снижает ее прочность, по сравнению с горизонтальным расположением тех же георешеток, за счет увеличения силы разрыва. Схема усилий для этого типа георешетки приведена на фигуре 1.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение несущей способности укрепляемых грунтовых поверхностей за счет уменьшения удельных нагрузок особенно на сварные швы георешетки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является решетка с ячеистой структурой и способ ее изготовления (см. патент RU 2129189, опубликованный 20.04.1999).
Решетка с ячеистой структурой для стабилизации и закрепления грунтовой поверхности, выполненная из гибких полимерных полос. Они установлены на ребра и соединены между собой сварными швами в шахматном порядке. Сварные швы расположены вертикально или наклонно по отношению к ребрам полос, которые изготовлены из состава, содержащего смесь полиэтилена высокого давления и полиэтилена низкого давления. При этом размер ячеек, по высоте их расположения на откосе выполнен увеличивающимся от начала до основания откоса.
Однако, полученный эффект снижается из-за большего веса грунта удерживаемого георешеткой.
Как видно из схемы нагрузки (фигура 1), чем больше угол наклона откоса или склона, тем больше сила, действующая на разрыв георешетки и, в частности, на ее слабый элемент соединение горизонтального и наклонного блоков. В результате нарушается прочность на стыках блоков, что может привести к разрушению георешетки и в свою очередь обрушению укрепляемого грунта.
На устранение указанного недостатка данного вида георешетки по решению задачи повышения прочности и стабильности геометрических параметров георешетки при эксплуатации под нагрузкой на склонах и откосах направлено заявленное изобретение.
Технический результат изобретения заключается в разделении единого блока георешетки на два участка горизонтальный и наклонный. На наклонном участке, ширина каждой последующей полосы уменьшается от максимального размера полосы до минимума, а на горизонтальном ширина неизменна.
пгр
За счет уменьшения ширины каждой последующей полосы от максимального размера полосы в верхней части до минимального размера в нижней части склона или откоса происходит уменьшение нагрузки Р в сторону снижения усилия на разрыв в два раза по сравнению с георешеткой с одинаковой шириной полос Р при увеличении угла откоса. Схема усилий приведена на фигуре 1. Снижение воздействия усилия на разрыв особенно влияет на прочность соединения горизонтального и наклонного блоков, так как прочность георешетки в несколько раз больше чем прочность межблочного соединения на разрыв. При таком расположении горизонтального и наклонного блоков заявляемой георешетки уменьшается сход наклонного блока георешетки. Это обусловлено тем, что он представляет собой единый блок с одинаковыми параметрами сварных швов полученных в заводских условиях. Горизонтальный блок удерживает наклонный от сползания.
Другими техническими результатами изобретения являются повышение угла откоса на величину β и снижение материалоемкости георешетки на наклонном участке.
Так же применение данного типа георешетки позволяет повысить прочность самого слабого места - переходной зоны, где происходит максимальное осыпание грунта из-за снижения удельной нагрузки на верхний участок склона.
Кроме того, заявленная георешетка при простоте открывает возможность ее применения в новых областях, требующих повышенных показателей прочности и стабильности сооружений, например в откосах насыпи железных дорог, а также непосредственно под полотном железной и автомобильной дорогах при затяжных подъемах и спусках. Для достижения указанного технического результата предложена пространственно полимерная решетка.
На фигуре 1 показана схема воздействия силы на данный тип георешетки.
На фигуре 2 показан разрез склона с расположением на нем наклонного и горизонтального блоков георешетки.
На фигуре 3 показан чертеж расположения георешетки на склоне или откосе.
Полосы георешетки имеют разную ширину. Образующие ячейку нечетные полосы 1 имеют большую ширину, чем четные полосы 2 (Фиг. 3).
гр max
Ширина полосы георешетки меняется от Н на вершине склона или откоса до минимального значения у основания.
гр
отк
гр max
яч
яч
Эмпирическим путем установлено соотношение между шагом уменьшения последующих полос h и длиной откоса L, максимальной шириной полосы Н, шагом ячейки георешетки, L, D в зависимости от угла наклона откоса α.
Чертеж (Фиг. 3) расположения георешетки на склоне или откосе выполнен в трех проекциях. Величину уменьшения последующих полос выбирают в зависимости от шага георешетки и угла наклона склона или откоса.
Преимуществом заявленной георешетки является возможность получения георешеки данного типа без дополнительного соединения блоков на склоне или откосе и блоков на горизонтальной поверхности, при этом снижается эффект сползания блока расположенного на склоне или откосе, особенно при повышенных значениях угла откоса. Пошаговое уменьшение ширины каждой последующей полосы приводит к снижению удельной нагрузки на георешетку в два раза, а также позволяет увеличить угол откоса.
Таким образом, достигается технический результат заявленного изобретения по повышению прочности и стабильности геометрических параметров конструкции георешетки, а так же повышению несущей способности укрепляемых грунтов.