ОГРАЖДЕНИЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ОТ ГОРНЫХ ОБВАЛОВ И ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ЕГО СИСТЕМА ЗАЩИТЫ
BARRIER TO PROTECT OBJECTS FROM ROCKFALLS AND PROTECTION SYSTEM USING IT

Область техники
Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям для защиты объектов от горных обвалов, и может быть использовано для защиты железных, автомобильных дорог, газопроводов, нефтепроводов и т.д. в горной местности, в условиях вечной мерзлоты, в том числе в сейсмоопасных районах.
Уровень техники
Из уровня техники известно защитное сооружение от опасных геологических процессов в вечномерзлых грунтах (см. RU 2185474 C1, кл. E01F 7/04, опубл. 20.07.2002). Сооружение включает в себя галерею из металлических гофрированных структур арочного типа, опирающуюся на железобетонные опоры и амортизирующую отсыпку. Сооружение имеет подпорные стены из слоев армированного уплотненного грунта постоянной толщины, переменной ширины, уширяющейся по мере удаления от концевого участка галереи, переходящего в амортизирующую отсыпку, примыкающую к кровле галереи. В амортизирующей отсыпке поверх армированного слоя, примыкающего к кровле галереи, укладывается мембрана из двух слоев пространственно полимерных решеток.
Недостатками известного сооружения является то, что обеспечение защиты от опасных геологических процессов осуществляется только между тоннелем и мостом при устройстве дорог в двух уровнях, также известная конструкция не обеспечивает высокую устойчивость и высокую эксплуатационную надежность.
Из уровня техники известно устройство для защиты от горных обвалов (см. RU 2304657 C1, кл. E01F 7/04, опубл. 20.08.2007). Устройство содержит вертикальные и горизонтальные опоры и ограждение, выполненное из отдельных жестких элементов, каждый из которых соединен посредством гибкой подвески с горизонтальной опорой. Ограждение выполнено из железнодорожных шпал, соединенных между собой гибкой связью.
Недостатком данного аналога является то, что использование гибкой связи для соединения между собой железнодорожных шпал не обеспечивает высокой надежности работы устройства в условиях камнепада, кроме того, использование железнодорожных шпал не обеспечивает долговечность работы в условиях агрессивного воздействия окружающей среды.
Из уровня техники известно защитное ограждение для защиты объектов от лавин, камнепадов и горных обвалов (см. SU 1546536 A1, кл. E01F 7/04, опубл. 1984 г.). Защитное ограждение содержит цилиндрические стойки и автопокрышки, размещенные на них.
Из недостатков можно отметить недолговечность эксплуатации вследствие использования автопокрышек и невысокую эксплуатационную надежность.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание надежной конструкции для защиты объектов от обвалов.
Техническим результатом изобретения является повышение сейсмоустойчивости, сопротивления эрозии, устойчивости к внешним нагрузкам, увеличение механической прочности конструкции, снижение трудоемкости работ при монтаже и уменьшение расхода строительных материалов.
Указанный технический результат достигается в конструкции ограждения для защиты объектов от горных обвалов за счет того, что оно содержит кладку в виде послойно уложенных друг на друга блоков из пространственных полимерных решеток (далее ППР), образующую в вертикальном поперечном сечении равнобокую трапецию с углом наклона α боковых сторон по отношению к вертикали, выбранным из диапазона 30°≤α≤85°, при этом блоки из ППР уложены со горизонтальным сдвигом в направлении к центральной оси трапеции и с образованием внутренних полостей, заполненных крупнозернистым песком или камнями, при этом через по меньшей мере каждые четыре слоя уложен сплошной блок из ППР на всю ширину трапеции, внутренние ячейки ППР заполнены щебнем или крупнозернистым песком, а наружные - грунтом почвенного слоя или растительностью.
В стенках ячеек ППР, предпочтительно, выполнены дренажные отверстия, расстояние t между которыми определяется из соотношения:
t=k×d, где
d - диаметр дренажных отверстий;
k - коэффициент заполняемости стенок дренажными отверстиями, выбранный из диапазона от 1,43 до 5,27.
Стенки ячеек ППР, предпочтительно, выполнены текстурированными.
Указанный технический результат достигается также в системе для защиты объектов от обвалов, включающей установленное на подошве откоса или горном склоне по меньшей мере одно упомянутое защитное ограждение, покровную сетку, закрепленную анкерами на откосе, и вертикальное сетчатое ограждение, закрепленное на грунте перед защитным ограждением.
Выполнение защитного ограждения из послойно уложенных друг на друга блоков из ППР, образующих в сечении равнобокую трапецию, позволяет конструкции сохранять устойчивость при развитии деформации в основании под действием собственного веса и внешних нагрузок, а также повышает сейсмоустойчивость.
Угол наклона боковых сторон трапеции, варьирующийся в диапазоне 30°≤α≤85°, обеспечивает удержание наполнителя (песка) в полости, образованной кладкой ППР.
Размещение сплошного блока из ППР на всю ширину трапеции через каждые 4 или менее слоев увеличивает механическую прочность конструкции.
Применение в качестве заполнителей щебня, крупнозернистого песка или камней положительно влияет на устойчивость при развитии деформации, а также оказывает сопротивление эрозии.
Применение указанных ПНР существенно изменяет эксплуатационные характеристики сыпучих заполнителей в предлагаемом изобретении. Происходит изменение напряженно-деформированного состояния заполнителя за счет стенок ячеек, которые ограничивают горизонтальные перемещения частиц. В ППР происходит перераспределение сосредоточенной нагрузки на смежные ячейки и уменьшаются напряжения непосредственно под нагрузкой. Это позволяет уменьшить толщину конструкции, т.е. обеспечить экономию материалов.
При этом ППР в сложенном положении достаточно компактны, что создает удобство при транспортировке.
Перечень чертежей
На фиг.1 показана заявленная система защиты (вид сверху).
На фиг.2 представлено продольное сечение системы для защиты объектов (вид сбоку).
На фиг.3 показано защитное ограждение.
На фиг.4 представлен общий вид ППР с перфорированными стенками.
Осуществление изобретения
Система для защиты объектов, таких как, например, трубопровод 1 и вдольтрассовая дорога 2, от горных обвалов включает в себя (см. фиг.1, 2): установленное на подошве откоса или горном склоне по меньшей мере одно защитное ограждение 3, покровную сетку 4, закрепленную анкерами 5 на грунте 6 откоса, и вертикальное сетчатое ограждение 7, закрепленное на грунте 6 перед защитным ограждением 3 (т.е. выше по откосу).
Защитное ограждение 3 (см. фиг.3) включает кладку в виде послойно уложенных друг на друга блоков 8 и 9 из ППР (георешеток). Указанная кладка имеет в поперечном сечении форму равнобокой трапеции с углом наклона α боковых сторон по отношению к вертикали, выбранным из диапазона 30°≤α≤85°. Блоки 8, 9 из ППР уложены с горизонтальным сдвигом в направлении к центральной оси трапеции (каждый блок последующего слоя смещен по горизонтали по отношению к предыдущему). При этом ограждение содержит блоки 8 с шириной, меньшей ширины трапеции, и сплошные блоки 9 уложенные на всю ширину трапеции. При этом блоки 9 уложены через каждые четыре или менее слоев. Такая кладка блоков 8 и 9 обеспечивает образование внутренних полостей 10, которые заполнены крупнозернистым песком или камнями.
Используемые в блоках 8, 9 ППР (георешетки) выполнены из полимерных (полиэтиленовых) лент, установленных на торец, соединенных по длине в шахматном порядке и растянутых при укладке с образованием ромбовидных ячеек (см. фиг.4). Внутренние (закрытые) ячейки ППР заполнены щебнем или крупнозернистым песком, а наружные (открытые) - грунтом почвенного слоя или растительностью.
Предпочтительно, чтобы стенки ячеек ППР были выполнены текстурированными для улучшения фрикционного взаимодействия с заполнителем.
Также стенки могут быть выполнены с дренажными отверстиями. Расстояние t между отверстиями определяется из соотношения:
t=k×d, где
d - диаметр дренажных отверстий;
k - коэффициент заполняемости стенок дренажными отверстиями, выбранный из диапазона от 1,43 до 5,27.
Систему защиты устанавливают следующим образом.
Перед монтажом производят подготовку места для укладки с удалением камней, мусора, растительности и слоя грунта. В условиях болотистой местности и мягких грунтов укладывают геотекстиль в виде нетканого синтетического материала.
Затем монтируют защитное ограждение 3. Для этого нижний блок 9 из ППР растягивают и закрепляют анкерами, проверяют правильность положения ППР и растяжения. Затем укладывают следующие слои таким образом, чтобы в поперечном сечении выполнялась форма трапеции. При этом через каждые четыре или менее слоев укладывают сплошные блоки 9 из ППР. В полость 14, образованную кладкой ППР, засыпают крупнозернистый песок или камни. Сами ячейки ППР заполняют щебнем или песком (внутренние ячейки), а также грунтом почвенного слоя и растительностью (наружные ячейки).
На откос укладывают покровную сетку 4, которую фиксируют анкерами 5 к грунту 6, при этом выше по откосу монтируют вертикальное сетчатое ограждение 7, закрепленное на грунте 6.
Полученная конструкция наилучшим образом предохраняет защищаемые объекты 1, 2 от горных обвалов, обеспечивая надежную преграду спускающимся по откосу камням.