Репер для грунтов в районах многолетней мерзлоты и глубокого сезонного протаивания

Полезная модель относится к устройствам по обеспечению геодезических измерений и применяется для определения высотной привязки зданий и сооружений и для контроля осадок в процессе их эксплуатации, в особенности при использовании его в пучинистых грунтовых условиях.
Из уровня техники известно устройство для термостабилизации грунтов (патент РФ №150908, кл. E02D 3/115, 2015 г.), содержащее герметичный трубчатый корпус с надземной частью, выступающей над поверхностью грунта. Внутренняя полость корпуса заполнена дозированным количеством легкокипящей жидкости. Устройство для термостабилизации грунтов может быть размещено в полости трубчатой сваи устанавливаемой в основании сооружения, грунт вокруг которой подлежит термостабилизации.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности использования его в качестве репера.
Известен репер, установленный в скважину, содержащий металлический сердечник с конусообразным наконечником и якорем на конце, жестко скрепленный по всей боковой поверхности с пластмассовой обоймой, внешняя поверхность которой смазана незамерзающим материалом ниже уровня сезонного промерзания грунта (УСПГ), на сердечник с обоймой надета с возможностью скольжения и наличием свободного пространства пластмассовая трубчатая оболочка, по длине превышающая УСПГ, внешняя поверхность которой смазана незамерзающим материалом и обернута пластмассовой пленкой и заполнитель полости (см. патент РФ №2402748, МПК G01C 15/04, опубл. 27.10.2010, Бюл. №30).
Также известен репер для грунтов в районах многолетней мерзлоты и глубокого сезонного протаивания установленный в скважину, содержащий металлический сердечник с маркой на верху, с якорем на конце, разделенный на надземную и подземную части, соединенный с противопучинным приспособлением и заполнитель для полости образованной между металлическим стержнем и скважиной (патент РФ №178546, кл. GO 1C 15/04, 2018 г. - прототип).
Недостатком известного репера является сложность его исполнения, так как для анкеровки якоря требуется применение ударного механизма, что не всегда доступно. Кроме того, в грунтах в районах многолетней мерзлоты и глубокого сезонного протаивания снижается устойчивость репера из-за отсутствия возможности термостабилизации этих грунтов.
Техническим результатом является повышение устойчивости репера для грунтов в районах многолетней мерзлоты и глубокого сезонного протаивания.
Технический результат достигается тем, что в репере для грунтов в районах многолетней мерзлоты и глубокого сезонного протаивания, содержащий металлический сердечник с маркой наверху, с якорем на конце, разделенный на надземную и подземную части, соединенный с противопучинным приспособлением и заполнитель для полости образованной между металлическим стержнем и скважиной, согласно полезной модели металлический сердечник выполнен полым по всей длине до якоря, который изготовлен в виде шнека, а в надземной его части сбоку расположено отверстие для установки вовнутрь металлического стержня по всей его длине до якоря противопучинного приспособления, в качестве которого использован термостабилизатор, состоящий из герметичного трубчатого корпуса с надземной конденсаторной частью и подземной испарительной частью, внутренняя полость которой заполнена хладагентом до уровня сезонного протаивания грунта и его испарения, при этом подземная часть металлического сердечника, начиная от якоря и до верхнего уровня хладагента, выполнена перфорированной, а надземная конденсаторная часть термостабилизатора через боковое отверстие металлического стержня репера выведена наружу, жестко соединена с его надземной частью хомутами или сваркой и расположена выше его марки под углом к горизонту.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре представлена конструкция репера для грунтов в районах многолетней мерзлоты и глубокого сезонного протаивания.
Репер для грунтов в районах многолетней мерзлоты и глубокого сезонного протаивания установлен в скважину 1. Репер содержит металлический сердечник 2 с маркой 3 на его верхней части, якорь 4 на конце металлического стержня 1, который разделен на надземную 5 и подземную 6 части. Металлический сердечник 2 имеет полость по всей его длине до якоря 4, который изготовлен в виде шнека. В надземной части 5 металлического стержня 2, сбоку расположено отверстие 7 для установки через него термостабилизатора в полость металлического стержня 2 по всей его длине до якоря 4. Термостабилизатор состоит из герметичного трубчатого корпуса 8 с надземной конденсаторной частью 9 и подземной испарительной частью 10, внутренняя полость которой заполнена хладагентом до уровня сезонного протаивания грунта и его испарения. Подземная часть 6 металлического сердечника 1, начиная от якоря 4 и до верхнего уровня хладагента, расположенного в термостабилизаторе, выполнена с перфорацией 11, а надземная конденсаторная часть 9 термостабилизатора через боковое отверстие 7 репера выведена наружу, жестко соединена с его надземной частью 5 с помощью сварки 12 или хомутов и расположена выше его марки 3 под углом горизонту. Полость между металлическим с сердечником 2 репера и скважиной 1 может быть заполнена песком.
Репер для грунтов в районах многолетней мерзлоты и глубокого сезонного протаивания работает следующим образом.
После проходки скважины 1, в нее опускают металлический сердечник 2 репера и с помощью якоря 4, выполненного в виде шнека вкручивают в дно скважины 1, анкеруя тем самым якорь. Полость между металлическим сердечником 2 репера и скважиной 1 может быть заполнена песком или местным грунтом. Работа термостабилизатора осуществляется при разности температур между грунтами и атмосферным воздухом, за счет фазовых превращений хладагента (перемещения под действием гравитационных сил «жидкость вниз - пар вверх», от надземной конденсаторной части 9 к подземной испарительной части 10 и обратно). Хладагентом, например может являться вода, способная изменять свое физическое состояние «жидкость-пар» при наличии температурного градиента между атмосферным воздухом и грунтами. Функционирование термостабилизатора, установленного внутри репера, происходит естественным образом в зимний период за счет отрицательных температур воздуха, а в летнее время (при положительных температурах воздуха) переходит в состояние покоя вследствие прекращения циркуляции хладагента. В зимний период при низких температурах воздух конденсируется в надземной конденсаторной части 9, затем естественным путем стекает в нижнюю, испарительную часть 10, охлаждает хладагент и отбирает теплоту грунта, через перфорацию 12 металлического сердечника 2, охлаждая его до температуры замерзания, и одновременно испаряясь, попадает в конденсаторную часть 9.
Заявляемое техническое устройство обеспечивает необходимую устойчивость репера при воздействии морозного пучения в пучинистых грунтовых условиях, за счет того, что надземная конденсаторная часть 9 термостабилизатора расположена на высоте до 1 метра и выше марки 3 репера, высота которой 0,2 м. Такое расположение конденсаторной части 9, это позволяет обеспечить более качественную устойчивость репера, так как будет сохраняться равенство температур атмосферного воздуха и хладагента, который охлаждает грунт на глубине его протаивания, предотвращая пучение грунта.