ГЕОАРМИРУЮЩАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ ШИН
GEOREINFORCING SYSTEM BASED ON TYRES

Настоящее изобретение относится к улучшенным элементам армирования грунта (называемые далее “геоармирующими” элементами), которые не подвержены коррозии. Настоящее изобретение также касается структуры для элементов армирования грунта, которая использует трение между верхом и низом геоармирующего элемента и окружающим сыпучим материалом, а также контактное давление со стороны окружающего сыпучего материала на передние вертикальные поверхности геоармирующего элемента. Настоящее изобретение также касается обеспечения улучшенных геоармирующих элементов, более прочных, чем геосетка. Настоящее изобретение также касается обеспечения улучшенных геоармирующих элементов, которые обладают экономическим преимуществом перед другими типами элементов армирования грунта. Настоящее изобретение также относится к обеспечению улучшенных геоармирующих элементов, которые могут легко устанавливаться. Настоящее изобретение также касается обеспечения улучшенных геоармирующих элементов, которые могут прикрепляться к предварительно изготовленным облицовочным панелям, ряжевым облицовочным стенкам, облицовочным модульным блокам и облицовке временных стенок. Изобретение касается также обеспечения улучшенных геоармирующих элементов, которые могут прикрепляться к соответствующей наклонной поверхности для образования укрепленного склона. Изобретение касается также обеспечения улучшенных геоармирующих элементов, которые уберегают шины от выбрасывания на свалку. Кроме того, изобретение относится к обеспечению улучшенных геоармирующих элементов, которые изготавливаются из вторичных материалов. Дополнительно настоящее изобретение касается обеспечения улучшенных геоармирующих элементов, которые могут многократно повторно использоваться. Изобретение касается также обеспечения облицовочных элементов для временных стенок и других структур армирования грунта, которые могут многократно повторно использоваться. Дополнительно изобретение касается обеспечения улучшенных геоармирующих элементов, которые не требуют обволакивания специальной (с нейтральным показателем pH) засыпкой.
Человек проектировал и сооружал земляные насыпи и подпорные стенки с момента начала его потребности создавать и строить. Древние строители осознавали ценность укрепления материала позади подпорных стенок для минимизации давления на эти стенки. Вавилоняне укрепляли почвы позади своих подпорных стенок тростинками, римляне применяли тростник и папирус, а китайцы использовали палочки и другие простые материалы в засыпных участках Великой стены.
Прогресс науки принес новые технологии и новые способы укрепления насыпей. Армированный бетон и конструкционная сталь сделались основными средствами удержания грунта; эти способы оказались дорогостоящими. В качестве альтернативы большим, дорогостоящим бетонным и стальным конструкциям удержания грунта французы разработали систему, известную как Reinforced Earth (“Армированный грунт”) (Видал (Vidal), 1969, патент США 3421346), в которой были использованы стальные полосы в качестве армирующих элементов. Такие элементы закладывались в засыпку позади облицовки подпорной стенки, чтобы придать дополнительную прочность на срез и растяжение почве, и подсоединялись к облицовке стенки. Дэвис (Davis) (1984, патент США 4449857), продолжая ранее начатую работу CalTrans, разработал систему армирования грунта, используя стальные стержни, выстроенные в форме лестницы, в качестве армирующих элементов. Хилфайкер (Hilfiker) (1982, патент США 4324508) разработал систему армирования грунта, используя сварные проволочные маты в качестве армирующих элементов. Такие армированные насыпи получили родовое название механически укрепленных насыпей (MSE).
Tensar Corporation параллельно разработала пластмассовый тканый материал высокой плотности, известный теперь в общем как геосетка, который был использован в качестве армирующих элементов во внутреннем армировании крутых откосов насыпи. Геосетки из плетеной ткани, покрытые пластмассой, поступили на рынок вскоре после этого. Модульные блоки скоро стали предпочтительными облицовочными элементами для немагистральных проектов, а геосетка сделалась их сопутствующим армирующим элементом (Форсбург (Forsburg), 1989, патент США 4825619), (Майнер (Miner), 1990, патент США 4936713), (Эган (Egan) и др., 1999, патент США 5911539). Геосетка стала также комбинироваться с покрытиями в виде L-образных сварных сетчатых корзин для использования при возведении временных подпорных стенок и насыпей во время строительства магистральных мостовых проектов, проектов обходных путей, пересечений дорог на разных уровнях и других конструкций, требующих временных подпорных стенок и насыпей.
Коррозия стальных армирующих элементов, заглубленных в почву, в течение долгого времени являлась проблемой. Гальванизация стали была принята в качестве предохранительной меры. Затем было добавлено требование, согласно которому засыпка, окружающая стальные армирующие элементы, должна состоять из “специальной” (с нейтральным показателем pH) засыпки. Позже работа Сала (Sala) и др. (1992, патент США 5169266) и исследования частных консультантов показали значительную вероятность коррозии гальванизированных армирующих элементов, погруженных в специальную засыпку, где (1) присутствуют высокощелочные почвы, и/или (2) засоление и запесчанивание дорог происходит сверху или рядом с MSE.
Стальные армирующие элементы считаются “нерасширяемыми”, то есть модуль упругости стальных армирующих элементов больше, чем модуль упругости окружающей засыпки. И наоборот, геосетка считается “расширяемым” армирующим элементом. Методология проектирования различна по отношению к двум этим типам армирующих элементов, что приводит в результате к большему требуемому количеству геосеток, чем стальных армирующих элементов для подобных MSE. Таким образом, разница в стоимости материалов между стальными армирующими элементами и армирующими элементами из геосеток может быть сведена к нулю необходимостью значительно большего количества геосеток.
Временные MSE, срок службы которых в общем случае составляет от одного до трех лет, часто уничтожаются, и материалы (облицовочные сетчатые корзины, геосетки и фильтровальные ткани) перевозятся на свалку. Стоимость перевозки таких материалов на свалку может приближаться к стоимости самих материалов, а заполнение свалки такими материалами не является благоприятным с экологической точки зрения выбором.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
Фиг.1 - вид в разрезе геоармирующего элемента, состоящего из полунепрерывной цепочки чередующихся протекторов шин и боковин шин, скрепленных друг с другом посредством ряда взаимосвязанных сочетаний протекторных блоков, протекторных гребней и боковин.
Фиг.2 - вид сверху геоармирующего элемента, состоящего из полунепрерывной цепочки чередующихся протекторов шин и боковин шин, скрепленных друг с другом посредством ряда взаимосвязанных сочетаний протекторных блоков, протекторных гребней и боковин.
Фиг.3 - подробный вид в разрезе базового связующего отрезка, который соединяет боковины шин с протекторами шин посредством размещения внутреннего края боковины вплотную к протекторным блокам, которые прикреплены к протектору шины с помощью не подверженных коррозии, неметаллических болтов и прилагаемых к ним гаек.
Фиг.4 - вид в разрезе механически укрепленной насыпи, использующей предварительно изготовленные облицовочные панели любого подходящего размера, формы или материала, подсоединенные к шинным геоармирующим элементам, причем каждый шинный геоармирующий элемент окружен сыпучим материалом.
Фиг.5 - подробный вид в разрезе предварительно изготовленного облицовочного элемента, подсоединенного к шинному геоармирующему элементу посредством соединителя механически укрепленной насыпи.
Фиг.6 - вид в разрезе механически укрепленной насыпи, использующей в качестве облицовочных элементов предварительно изготовленные модульные блоки, подсоединенные к шинным геоармирующим элементам, причем каждый шинный геоармирующий элемент окружен сыпучим материалом.
Фиг.7 - вид сверху облицовочного модульного блока с полой сердцевиной, прикрепляемого к шинному геоармирующему элементу путем помещения петлеобразного переднего конца шинного геоармирующего элемента в полую сердцевину облицовочного модульного блока и размещения сыпучего материала в полой сердцевине облицовочного модульного блока и вокруг петлеобразного переднего конца шинного геоармирующего элемента.
Фиг.8 - вид в разрезе облицовочного модульного блока с полой сердцевиной, изображенного на фиг.7.
Фиг.9 - вид сверху облицовочного модульного блока с твердой сердцевиной, прикрепленного к шинному геоармирующему элементу посредством протекторных блоков, прикрепленных к нижней стороне свободного конца шинного геоармирующего элемента, причем и протекторные блоки, и свободный конец шинного геоармирующего элемента лежат в предварительно выполненной выемке облицовочного модульного блока.
Фиг.10 - вид в разрезе облицовочного модульного блока с твердой сердцевиной, изображенного на фиг.9.
Фиг.11 - вид в разрезе склона, содержащего сыпучий материал, армированный шинными геоармирующими элементами, заглубленными в этот сыпучий материал, причем передние концы шинных геоармирующих элементов подсоединены к сетке или мату из геосеток, образующих поверхность для удержания сыпучего материала.
Фиг.12 - подробный вид в разрезе соединения между шинным геоармирующим элементом, заглубленным в сыпучий материал, и геосеткой, накрывающей поверхность склона сыпучего материала.
Фиг.13 - вид в разрезе механически укрепленной насыпи, использующей ряжевые стенки в качестве облицовочного элемента, прикрепляемого к шинным геоармирующим элементам.
Фиг.14 - подробный вид сверху ряжевой стенки, прикрепленной к шинному геоармирующему элементу посредством заглубления конца боковины шинного геоармирующего элемента в сыпучий материал внутри ряжевой стенки. Заглубленный вертикальный элемент располагается в засыпанном в ряжевую стенку сыпучем материале внутри боковины шинного геоармирующего элемента, чтобы прикрепить шинный геоармируюший элемент к облицовочной ряжевой стенке.
Фиг.15 - подробный вид в разрезе облицовочной ряжевой стенки, прикрепленной к шинному геоармирующему элементу, иллюстрирующий положение вертикального прикрепляющего элемента относительно боковины шинного геоармирующего элемента и элементов ряжевой стенки.
Фиг.16 - вид в разрезе механически укрепленной насыпи, использующей шины, уложенные друг на друга вертикально или почти вертикально, чтобы образовать облицовочные элементы, прикрепляемые к шинным геоармирующим элементам посредством вертикальных стержней любого подходящего размера и материала, располагаемых между шинными облицовочными элементами и боковинами шинных геоармирующих элементов. Шинные геоармирующие элементы окружены сыпучим материалом; шинные облицовочные элементы засыпаны сыпучим материалом.
Фиг.17 - вид сверху облицованной шинами механически укрепленной насыпи, иллюстрирующий размещение участка боковины шинного геоармирующего элемента между двумя рядами шинных облицовочных элементов и прикрепление шинных геоармирующих элементов к шинным облицовочным элементам посредством вертикальных стержней.
Фиг.18 - вид сверху шинного геоармирующего элемента, состоящего из полунепрерывной цепочки чередующихся протекторов и боковин шин, скрепленных друг с другом не подлежащими коррозии, неметаллическими винтами.
Фиг.19 - вид сверху частичного геоармирующего элемента на основе боковин, состоящего из полунепрерывной цепочки чередующихся боковин и не подлежащих коррозии крепежных элементов боковин.
Фиг.20 - вид сверху боковин шин, соединенных согнутыми в петлю не подлежащими коррозии тросом, цепью или ремнем для образования частичного геоармирующего элемента на основе боковин.
Фиг.21 - вид сверху геоармирующего элемента на основе боковин, состоящего из полунепрерывной цепочки боковин, скрепленных друг с другом.
Фиг.22 - вид в разрезе не подлежащего коррозии соединителя модульного блока, имеющего вертикальный участок, горизонтальный участок и крюковой участок.
Фиг.23 - вид в разрезе не подлежащего коррозии соединителя модульного блока, используемого для подсоединения геоармирующего элемента на основе боковин к облицовочной панели механически укрепленной насыпи (MSE), причем вертикальный участок соединителя модульного блока вставляется в облицовочную панель MSE.
Фиг.24 - вид сверху модульного блока, используемого в качестве облицовочного элемента, прикрепленного к геоармирующему элементу на основе шин с помощью не подлежащего коррозии соединителя модульного блока.
Фиг.25 - вид в разрезе не подлежащего коррозии соединителя модульного блока, расположенного в модульном блоке и подсоединенного к геоармирующему элементу на основе боковин.
Фиг.26 - подробный вид в разрезе соединения между геоармирующим элементом на основе боковин и армированной поверхностью склона.
Фиг.27 - вид сверху ряжевой стенки, прикрепленной к геоармирующему элементу на основе боковин погружением одного конца геоармирующего элемента в сыпучий материал внутри ряжевой стенки.
Фиг.28 - вид сверху облицованной шинами механически укрепленной насыпи, иллюстрирующий расположение первой боковины геоармирующего элемента на основе боковин между двумя рядами облицовочных элементов.
Одной главной задачей настоящего изобретения является обеспечение улучшенных элементов армирования грунта (называемых здесь “геоармирующими” элементами), которые не подлежат коррозии. Другой задачей изобретения является обеспечение структуры для элементов армирования грунта, которая использует трение между верхом и низом геоармирующего элемента и окружающим сыпучим материалом, а также контактное давление со стороны окружающего сыпучего материала на передние вертикальные поверхности геоармирующего элемента. Еще одной задачей изобретения является обеспечение улучшенных геоармирующих элементов, которые более прочны, чем геосетка. Дополнительной задачей изобретения является обеспечение улучшенных геоармирующих элементов, которые обладают экономическим преимуществом перед другими типами элементов армирования грунта. И еще одной дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение улучшенных геоармирующих элементов, которые могут легко устанавливаться. Другой задачей изобретения является обеспечение улучшенных геоармирующих элементов, которые могут прикрепляться к предварительно изготовленным облицовочным панелям, облицовочным ряжевым стенкам, облицовочным модульным блокам и облицовке временных стенок. Еще одной задачей изобретения является обеспечение улучшенных геоармирующих элементов, которые могут прикрепляться к соответствующей наклонной поверхности для образования укрепленного склона. И еще одной задачей изобретения является обеспечение улучшенных геоармирующих элементов, которые уберегают шины от выбрасывания на свалку. Другой задачей изобретения является обеспечение улучшенных геоармирующих элементов, которые изготавливаются из вторичных материалов. Дополнительной задачей изобретения является обеспечение улучшенных геоармирующих элементов, которые могут быть многократно повторно использованы. Другой задачей изобретения является обеспечение облицовочных элементов для временных стенок и других структур армирования грунта, которые могут быть многократно повторно использованы. Еще одной задачей изобретения является обеспечение улучшенных геоармирующих элементов, которые не требуют обволакивания специальной (с нейтральным показателем pH) засыпкой.
Эти и другие задачи настоящего изобретения, относящегося к геоармирующим элементам для укрепления грунтовых материалов и грунтовых структур, станут очевидными из последующего подробного описания разных вариантов реализации изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.
На Фиг.1 показан вид в разрезе геоармирующего элемента 10, состоящего из полунепрерывной цепочки чередующихся протекторов шин и боковин шин, скрепленных друг с другом рядом взаимосвязанных сочетаний протекторных блоков, протекторных гребней и боковин. В частности, на Фиг.1 показан первый базовый связующий отрезок 11 и участок второго базового связующего отрезка 12, которые образуют геоармирующий элемент 10. Геоармирующий элемент 10 может быть выполнен из множества базовых связующих отрезков. Геоармирующий элемент 10 изготавливается из шин, состоящих из ряда базовых связующих отрезков, причем каждый базовый связующий отрезок содержит боковину 14 шины, связанную с протектором 12 шины посредством ряда сочетаний протектора 12/ протекторного блока 20/ боковины 14, в которых внутренний край боковины 14 опирается на край протекторного блока (блоков) 20 и расположен выше протектора 12 шины и ниже протекторного гребня 22. Протекторный блок (блоки) 20 и протекторный гребень 22 прикреплены к протектору 12 шины с помощью соответствующего числа не подлежащих коррозии, неметаллических болтов 16 подходящего диаметра, устанавливаемых через отверстия соответствующего диаметра и закрепляемых не подлежащими коррозии, неметаллическими прилагаемыми к ним гайками. Альтернативно болты 16 могут закрепляться резиновыми подушками. Варианты реализации могут использовать множество крепежных устройств для прикрепления протекторного и протекторного гребня к протектору шины, включая сюда болты, винты и заклепки.
На Фиг.2 показан вид сверху геоармирующего элемента 10, состоящего из полунепрерывной цепочки чередующихся протекторов 12 шины и боковин 14 шины, прикрепленных друг к другу посредством ряда сочетаний взаимосвязанных протекторных блоков, протекторных гребней и боковин. На Фиг.3 показан подробный вид в разрезе базового связующего отрезка геоармирующего элемента 10. На этом чертеже представлен геоармирующий элемент 10, который подсоединяет боковины 14 шины к протекторам 12 шины, располагая внутренний край боковины 14 (не показан) вплотную к протекторным блокам 20. Протекторный гребень 22, протекторный блок 20 и протектор 12 шины скреплены вместе не подлежащими коррозии, неметаллическими болтами 16 и прилагаемыми к ним гайками 18. Однако в альтернативных вариантах реализации могут быть использованы другие типы крепежных элементов, включая сюда корродирующие и металлические болты. Примеры не подлежащих коррозии и неметаллических крепежных элементов включают в себя, не ограничиваясь этим, нейлоновые болты и гайки, нейлоновые заклепки, пластмассовые заклепки, нейлоновые винты, пластмассовые винты, нейлоновые детали крепления и пластмассовые детали крепления.
Как было сказано выше, множество базовых связующих отрезков может быть повторяющимся для образования шинного геоармирующего элемента 10 любой желаемой длины. Концы шинного геоармирующего элемента 10, состоящие из первого базового связующего отрезка и последнего базового связующего отрезка в цепочке базовых связующих отрезков, могут быть герметизированы подходящим устойчивым к коррозии герметизирующим веществом.
Внутри шинного геоармирующего элемента 10 начальный базовый связующий отрезок (или звено) может состоять только из протектора 12 шины. Альтернативно начальный базовый связующий отрезок может состоять из сочетания протектора 12 шины, протекторного блока 20 и протекторного гребня 22, прикрепленных друг к другу крепежной деталью, другим соединительным устройством или даже сильным связующим веществом или клеем. Подобным образом оконечный базовый связующий отрезок шинного геоармирующего элемента 10 может состоять только из протектора 12 шины, или он может состоять из сочетания протектора 12 шины, протекторного блока 20 и протекторного гребня 22. Начальный базовый связующий отрезок и оконечный базовый связующий отрезок могут быть разными.
В геоармирующем элементе 10 правый протекторный блок 20 первого базового связующего отрезка обеспечивает площадь контактной поверхности, на которую может опираться первый участок первой кольцевой боковины 14 шины, соединяя первый базовый связующий отрезок со вторым базовым связующим отрезком. Левый протекторный блок 20 второго базового связующего отрезка обеспечивает площадь контактной поверхности, на которую может опираться второй участок первой боковины 14 шины, тем самым соединяя первый базовый связующий отрезок со вторым базовым связующим отрезком. Протекторный гребень 22 нависает над краем протекторного блока 20, предохраняя боковину 14 от соскальзывания и нарушения соединения между первым базовым связующим отрезком и вторым базовым связующим отрезком. Правый протекторный блок 20 второго базового связующего отрезка обеспечивает площадь контактной поверхности, на которую может опираться первый участок второй кольцевой боковины 14 шины, соединяя второй базовый связующий отрезок с третьим базовым связующим отрезком, и так далее.
Описываемые здесь варианты реализации обеспечивают эффективное средство для возвращения в оборот и повторного использования шин. Шины, которые не пригодны больше для использования на автотранспортных средствах, могут быть повторно использованы для создания геоармирующих элементов. Шины являются большим и проблематичным источником отходов. И все же долговечность шин делает их подходящими для геоармирующих элементов, уменьшая в то же время количество шин, выбрасываемых на свалку. Повторное использование шин, которое описано здесь, позволяет повторно использовать шины с минимальными производственными затратами. Шина может быть разрезана вдоль длины краев протектора шины, что позволяет отделить две боковины шины от протектора шины, обеспечивая контакт с грунтом. Такое разрезание шины дает в результате две боковины шины и кольцевую петлю протектора шины. Петля протектора шины может впоследствии быть разрезана вдоль линии, перпендикулярной к петле протектора шины, что позволяет разрезанной петле протектора образовать по существу прямоугольный протектор шины.
Разные типы шин могут быть использованы для образования протекторов и боковин шины различной длины, ширины и толщины. Кроме того, геоармирующий элемент не обязательно должен создаваться из однородных базовых связующих отрезков. Первый базовый связующий отрезок может быть образован из протектора шины и боковин шины большого размера, тогда как второй базовый связующий отрезок может создаваться из протектора шины и боковин шины малого размера, или наоборот. Базовый связующий отрезок также может быть образован из протекторов шины и боковин шины двух разных типов шин. Например, внутри одного базового связующего отрезка протектор шины может быть взят от первого типа шины, тогда как протекторный блок или боковина шины могут быть взяты от второго типа шины.
Протекторный блок 20 используется для создания приподнятой площади контактной поверхности, на которую может опираться боковина 14 шины для соединения двух базовых связующих отрезков. Должно быть понятно, что варианты реализации не ограничиваются включением в них протекторного блока 20 и протекторного гребня 22, как показано на Фиг.1 и 3. Например, первый протектор шины может быть прикреплен к первому участку боковины шины, тогда как второй участок боковины шины прикрепляется ко второму протектору шины, тем самым эффективно создавая соединение между первым протектором шины и вторым протектором шины без протекторного блока 20 и протекторного гребня 22. Боковина 14 шины может быть повернута на угол, так что внутренняя поверхность или внешняя поверхность боковины 14 шины будет обращена в сторону протектора 12 шины, обеспечивая тем самым большую контактную поверхность между протектором и боковиной шины. Затем боковина шины и протектор шины могут быть прикреплены друг к другу крепежным устройством или элементом, таким как болт. Должно быть также понятно, что хотя предпочтительно использовать неметаллические и не подлежащие коррозии крепежные элементы, в вариантах реализации могут использоваться металлические или подлежащие коррозии крепежные элементы. Варианты реализации шинных геоармирующих элементов могут также содержать протекторный блок 20, но не включать в себя протекторный гребень 22. Например, боковина может прикрепляться как к протектору 12 шины, так и к протекторному блоку 20, не требуя протекторного гребня 22.
Протекторные блоки 20 могут быть образованы разрезанием протектора шины по существу на прямоугольные сегменты и укладыванием друг на друга таких прямоугольных сегментов для формирования блоков. Например, когда шина была разрезана, чтобы получить две боковины шины и протектор, протектор шины может быть разрезан на малые сегменты протектора шины в зависимости от требуемого размера протекторного блока. Такие малые сегменты протектора шины могут затем быть уложены друг на друга, при этом число используемых малых сегментов протектора шины зависит от требуемых размеров протекторного блока. Если протекторный блок должен иметь высоту 30 сантиметров, а каждый отрезанный протекторный сегмент шины имеет высоту 10 сантиметров, тогда три протекторных сегмента шины могут быть уложены друг на друга, чтобы образовать протекторный блок высотой 30 сантиметров. Протекторный гребень 22 может быть выполнен подобным образом, что и протекторный блок 20, но протекторный гребень 22 должен быть немного более длинным, чем протекторный блок 20, что позволяет протекторному гребню нависать над краем протекторного блока 20, как показано на Фиг.1, образуя тем самым нависающий гребень. Протекторный гребень может состоять из единственного малого протекторного сегмента шины, вырезанного из протектора шины. Альтернативно один или более малых протекторных сегментов шины могут укладываться по вертикали, образуя более высокий протекторный гребень шины. Высота протекторного гребня может варьироваться путем укладывания по вертикали множества протекторных сегментов шины, тогда как длина протекторного гребня может изменяться выбором меньших или бόльших протекторных сегментов шины, которые должны быть по меньшей мере чуть больше, чем соответствующий протекторный блок.
Варианты реализации, описанные здесь, также обладают тем преимуществом, что могут собираться на месте монтажа, а не собираться и изготавливаться на заводе и затем транспортироваться на место монтажа. В вариантах реализации множество шин может транспортироваться на место монтажа и затем разрезаться на месте монтажа, в результате чего получается множество боковин шин и протекторов шин. Множество боковин шин и множество протекторов шин может быть затем сформировано в базовые связующие отрезки, и эти базовые связующие отрезки скрепляются, образуя множество геоармирующих элементов. Альтернативно множество боковин шин и протекторов шин может транспортироваться на место монтажа с последующей сборкой базовых связующих отрезков, производимой на месте монтажа. Еще в одном варианте реализации множество базовых связующих отрезков может собираться на заводе с последующим транспортированием базовых связующих отрезков на место монтажа и их соединением на месте монтажа для образования множества геоармирующих элементов.
В варианте реализации базовые связующие отрезки могут собираться, имея одну и ту же ориентацию или изменяющиеся ориентации. Например, первый базовый связующий отрезок может иметь первую ориентацию, направленную так, что протектор шины расположен снизу, а протекторный блок и протекторный гребень расположены сверху. Второй связующий отрезок может быть подсоединен к первому связующему отрезку, имея вторую ориентацию, которая противоположна первой ориентации, когда протектор шины располагается сверху, а протекторный блок и протекторный гребень располагаются снизу. Таким образом, в таком варианте реализации за каждым базовым связующим отрезком, обращенным вверх, следует базовый связующий отрезок, обращенный вниз. Цепочки базовых связующих отрезков могут быть выстроены, будучи ориентированными в любом особом порядке. Например, изменяющийся рисунок ориентации может повторяться через каждые три базовых связующих отрезка, причем первые три базовых связующих отрезка обращены вверх, следующие три базовых связующих отрезка обращены вниз, и так далее. Изменяющийся рисунок ориентации может даже быть выполнен в произвольном порядке в зависимости от требований. В вариантах реализации с одинаковой ориентацией все базовые связующие отрезки могут быть обращены вверх или обращены вниз.
В одном варианте реализации протекторный блок и протекторный гребень базовых связующих отрезков могут быть использованы как соединительные устройства между базовыми связующими отрезками. В этом варианте реализации сочетание протекторного блока и протекторного гребня из первого базового связующего отрезка может быть использовано в качестве крюка, который входит в зацепление с протекторным блоком и протекторным гребнем из второго базового связующего отрезка. Первый базовый связующий отрезок может быть ориентирован обращенным вверх с протектором шины внизу и протекторным блоком и протекторным гребнем наверху. При этом второй базовый связующий отрезок может быть подсоединен к первому базовому связующему отрезку при ориентации второго базового связующего отрезка обращенным вниз, когда протектор шины находится наверху, а протекторный блок и протекторный гребень внизу. Ориентация базовых связующих отрезков в противоположном направлении позволяет первому протекторному блоку и первому протекторному гребню из первого базового связующего отрезка (расположенного сверху) входить в зацепление со вторым протекторным блоком и вторым протекторным гребнем из второго базового связующего отрезка (расположенного снизу), создавая тем самым связующее звено.
На фиг.4 показан вид в разрезе механически укрепленной насыпи, использующей предварительно изготовленные облицовочные панели, подсоединенные к шинным геоармирующим элементам. Каждый шинный геоармирующий элемент окружен сыпучим материалом. Конкретно, множество шинных геоармирующих элементов 10 подсоединено к предварительно изготовленным облицовочным панелям 30 любого подходящего размера, формы или материала посредством соединителя. В варианте реализации соединитель подсоединяет конец шинного геоармирующего элемента 10, имеющий уголок 32 из конструкционной стали, прикрепленный к протектору 12 шины, используя соответствующее число болтов 34 из конструкционной стали (показанных на Фиг.5). На Фиг.5 изображен подробный вид в разрезе предварительно изготовленного облицовочного элемента 30, подсоединенного к шинному геоармирующему элементу 10 посредством MSE соединителя.
На Фиг.4 изображены восемь шинных геоармирующих элементов 10, однако может быть использовано любое число геоармирующих элементов в зависимости от условий окружающей среды, состояния почвы и других проектных требований. Стальные болты 34 вставляются через отверстия соответствующего диаметра в уголках 32 из конструкционной стали и в протекторе 12 шины и закрепляются прилагаемыми к ним гайками 36 из конструкционной стали. Уголок 32 из конструкционной стали и соответствующий конец протектора 12 шины полностью вставлены в облицовочную панель 30. Множество геоармирующих элементов 10 погружено в сыпучий материал 38.
Геоармирующие элементы 10, показанные на Фиг.4, могут изменяться в размере. Например, верхний геоармирующий элемент может содержать четыре базовых связующих отрезка, тогда как следующий геоармирующий элемент может содержать шесть базовых связующих отрезков. Кроме того, варианты реализации не ограничиваются использованием уголков 32 из конструкционной стали и болтов 34 из конструкционной стали для прикрепления каждого геоармирующего элемента 10 к облицовочной панели 30. Описанные здесь варианты реализации могут использовать другие устройства крепления или крепежные механизмы для прикрепления каждого геоармирующего элемента 10 к облицовочной панели 30.
На Фиг.6 показан вид в разрезе механически укрепленной насыпи, использующей предварительно изготовленные модульные блоки 40 в качестве облицовочных элементов, подсоединяемых к шинным геоармирующим элементам 10. Каждый шинный геоармирующий элемент 10 окружен сыпучим материалом 38. Примеры облицовочных модульных блоков 40 включают в себя модульные блоки с полой сердцевиной и модульные блоки с твердой сердцевиной. На Фиг.7 и 8 показаны модульные блоки с полой сердцевиной, а на Фиг.9 и 10 показаны модульные блоки с твердой сердцевиной.
На Фиг.7 изображен вид сверху модульного блока 40 с полой сердцевиной, используемого в качестве облицовочного элемента, прикрепляемого к шинному геоармирующему элементу 10 посредством помещения согнутого в петлю переднего конца шинного геоармирующего элемента 10 в полую сердцевину облицовочного модульного блока. После того как петлеобразный передний конец геоармирующего элемента 10 вставляется в модульный блок 40 с полой сердцевиной, сыпучий материал засыпается в полую сердцевину облицовочного модульного блока и вокруг петлеобразного переднего конца шинного геоармирующего элемента 10. В этом варианте реализации шинный геоармирующий элемент 10 произвольной длины подсоединяется к образующему облицовочный элемент модульному блоку 40 посредством сгибания в петлю свободного конца участка протектора 12 шины в шинном геоармирующем элементе 10 таким образом, что он вставляется в полую сердцевину облицовочного модульного блока 40.
На Фиг.8 показан вид в разрезе модульного блока 40 с полой сердцевиной, изображенного на Фиг.7. На Фиг.8 показана петля 41 на свободном конце участка протектора 12 шины в шинном геоармирующем элементе 10, образованная изгибанием свободного конца участка протектора 12 шины в шинном геоармирующем элементе 10 на задней стороне и под основным участком протектора 12 шины и скреплением вместе петлеобразного конца с основным участком протектора 12 шины, используя крепежный элемент, такой как неметаллический болт 16, застопоренный прилагаемой к нему гайкой 18. Прорезь 42 прорезана на месте монтажа на задней стороне облицовочного модульного блока 40 с полой сердцевиной для размещения участка протектора 12 шины шинного геоармирующего элемента 10. Петлеобразный конец шинного геоармирующего элемента 10 помещен в облицовочный модульный блок 40 с полой сердцевиной, и облицовочный модульный блок 40 с полой сердцевиной засыпан сыпучим материалом 38.
Еще в одном варианте реализации рассматривается шинный геоармирующий элемент произвольной длины, который подсоединяется к облицовочному модульному блоку с твердой сердцевиной посредством протекторных блоков, прикрепленных к нижней стороне свободного конца шинного геоармирующего элемента. И протекторные блоки, и свободный конец шинного геоармирующего элемента опираются на предварительно выполненную выемку в облицовочном модульном блоке. На Фиг.9 показан вид сверху облицовочного модульного блока 50 с твердой сердцевиной, прикрепленного к шинному геоармирующему элементу 10, а на Фиг.10 показан вид в разрезе облицовочного модульного блока 50 с твердой сердцевиной, изображенного на Фиг.9. Геоармирующий элемент 10 подсоединен к модульному блоку 50 с твердой сердцевиной путем помещения свободного конца протектора шины геоармирующего элемента 10 в выемку 52 в облицовочном модульном блоке 50 с твердой сердцевиной. Выемка 52 в облицовочном модульном блоке 50 с твердой сердцевиной является частью предварительно изготовленного облицовочного модульного блока 50 с твердой сердцевиной. Соответствующее число протекторных блоков 20 прикрепляется к свободному концу протектора 12 шины в шинном геоармирующем элементе 10. Протекторные блоки 20 могут прикрепляться к протектору 12 шины, используя множество элементов крепления или другие крепежные устройства. На Фиг.10 не подлежащие коррозии и неметаллические болты 16 вставлены через отверстия соответствующего диаметра сквозь свободный конец протектора 12 шины в шинном геоармирующем элементе 10 в протекторные блоки 20 и закреплены не подлежащими коррозии, неметаллическими прилагаемыми к ним гайками (не показаны). Только площадь, находящаяся за пределами модульного блока 50 с твердой сердцевиной и окружающая шинный геоармирующий элемент 10, погружается в сыпучий материал 38. На Фиг.10 свободный конец протектора 12 шины также включает в себя протекторный гребень 22. Однако альтернативные варианты реализации могут содержать только протекторные блоки 20, прикрепленные к нижней стороне протектора шины, или, альтернативно, только протекторный гребень, прикрепленный к нижней стороне протектора шины.
Следующий вариант реализации изобретения представляет насыпь, сооруженную из сыпучего материала с наклонной поверхностью насыпи, укрепленной посредством соответствующего числа геоармирующих элементов, расположенных в сыпучем материале и прикрепленных к сетке или мату из геосеток. На Фиг.11 показан вид в разрезе склона, содержащего сыпучий материал 38, армированный геоармирующими элементами 10, заглубленными в сыпучий материал 38. Передние концы шинных геоармирующих элементов 10 подсоединены к сетке или мату из геосеток 60, которые образуют поверхность для сдерживания сыпучего материала 38.
Сетка или мат из геосеток 60 накрывает наклонную поверхность насыпи из сыпучего материала 38 и прикрепляется к свободным концам шинных геоармирующих элементов 10 посредством не подлежащего коррозии крюка 62 любого подходящего размера, формы или материала, пропускаемого через свободный конец каждого шинного геоармирующего элемент 10 и закрепляемого не подлежащей коррозии, неметаллической прилагаемой гайкой. Как сказано выше, альтернативный элемент крепления, такой как винт или болт, может быть использован вместо крюка 62. Кроме того, хотя предпочтительны неметаллические, не подлежащие коррозии элементы крепления, альтернативные варианты реализации могут использовать металлические и даже подлежащие коррозии элементы крепления.
На Фиг.12 показан подробный вид в разрезе соединения между шинным геоармирующим элементом 10, погруженным в сыпучий материал 38, и геосеткой 60, накрывающей поверхность склона из сыпучего материала 38. Не подлежащий коррозии крюк 62 любого подходящего размера или формы прикреплен к концу каждого шинного геоармирующего элемента 10 и используется для прикрепления переднего конца каждого шинного геоармирующего элемента 10 к сетке или мату из геосеток 60, накрывающих поверхность склона из сыпучего материала, сверху и снизу переднего конца шинного геоармирующего элемента 10. При использовании геоармирующего элемента 10 для поддержания геосетки 60 передний конец геоармирующего элемента 10, который контактирует с геосеткой 60, может состоять только из протектора 12 шины, протектора 12 шины и протекторного блока 20, протектора 12 шины и протекторного гребня 22, или из протектора 12 шины и протекторного блока 20/ протекторного гребня 22.
Еще в одном варианте реализации изобретения рассматривается шинный геоармирующий элемент произвольной длины, который подсоединяется к ряжевой облицовочной стенке для обеспечения механически укрепленной насыпи. На Фиг.14 показан подробный вид сверху ряжевой стенки 70, прикрепленной к шинному геоармирующему элементу 10 посредством погружения конца боковины шинного геоармирующего элемента в засыпку из сыпучего материала 38 внутри ряжевой стенки 70. Ряжевая облицовочная стенка 70 состоит из изготовленных верхних балок 72 и поперечин 74, наложенных друг на друга, образуя прямоугольный блок, засыпанный сыпучим материалом 38. Участок боковины 14 шины шинного геоармирующего элемента 10 становится свободным концом шинного геоармирующего элемента 10 и помещается в облицовочную ряжевую стенку 70 с регулярными горизонтальными и вертикальными интервалами 10 по мере развития облицовочной ряжевой стеки 70. Поперечина 76 заглубляется в вертикальном положении и располагается таким образом, что внутренний конец участка боковины 14 шины шинного геоармирующего элемента 10 опирается на передний участок вертикально заглубленной поперечины 76. Затем облицовочная ряжевая стенка 70 и шинный геоармирующий элемент 10 засыпаются сыпучим материалом 38. Поперечина 76 закрепляет шинный геоармирующий элемент 10 внутри сыпучего материала 38, используемого для засыпки ряжевой облицовочной стенки 70.
На фиг.15 показан подробный вид в разрезе ряжевой облицовочной стенки 70, изображенной на Фиг.14, прикрепленной к шинному геоармирующему элементу. На этом чертеже показан вертикально заглубленный крепежный элемент по отношению к боковине шинного геоармирующего элемента и компонентам ряжевой стенки.
В следующем варианте реализации представлен шинный геоармирующий элемент произвольной длины, который подсоединяется к отдельным шинам, уложенным вместе в качестве облицовочных элементов с целью обеспечения механически укрепленной насыпи. На Фиг.16 показан вид в разрезе механически укрепленной насыпи, использующей шины, уложенные друг на друга вертикально или почти вертикально, чтобы образовать облицовочные элементы, прикрепленные к геоармирующим элементам. Вертикальные стержни соответствующего размера и материала располагаются между шинными облицовочными элементами и боковинами шинных геоармирующих элементов. Шинные геоармирующие элементы окружены сыпучим материалом, а шинные облицовочные элементы засыпаны сыпучим материалом.
Облицовочные элементы 80 уложены так, что каждый горизонтальный ряд смещен относительно предыдущего ряда, чтобы образовать вертикальную поверхность или наклонную поверхность. Участок боковины 14 шины шинного геоармирующего элемента 10 становится свободным концом шинного геоармирующего элемента и укладывается на ряд шинных облицовочных элементов таким образом, что он захватывает находящиеся под ним два шинных облицовочных элемента. Вертикальные стержни 82 любого подходящего размера и материала располагаются в малом пространстве между внутренним краем боковины 14 шины шинного геоармирующего элемента 10 и внутренним краем боковины шинного облицовочного элемента 80 под шинным геоармирующим элементом 10. Шинные облицовочные элементы 80 засыпаются сыпучим материалом 38. Зона позади шинного облицовочного элемента 80 засыпается сыпучим материалом 38 на расстоянии, равном длинам шинных геоармирующих элементов 10.
На Фиг.17 показан вид сверху облицованной шинами механически укрепленной насыпи, изображенной на Фиг.16, иллюстрирующий расположение участка боковины 14 геоармирующего элемента 10 между двумя рядами шинных облицовочных элементов 81 и прикрепление шинного геоармирующего элемента 10 к шинным облицовочным элементам 81 посредством вертикальных стержней 82.
В другом варианте реализации изобретения рассматривается шинный геоармирующий элемент 10 произвольной длины, который содержит ряд чередующихся протекторов 12 и боковин 14 шин, скрепленных вместе посредством соответствующего числа не подлежащих коррозии, неметаллических винтов соответствующего размера, проходящих через протектор 12 шины и через расположенную ниже боковину 14 в протекторный блок 20 под боковиной 14. На Фиг.18 показан вид сверху шинного геоармирующего элемента 100, состоящего из полунепрерывной цепочки чередующихся протекторов 12 и боковин 14 шин, скрепленных вместе не подлежащими коррозии, неметаллическим винтами 102. В этом варианте реализации протектор шины и протекторный блок 20 прикрепляются к боковине 14 вместо того, чтобы боковина 14 примыкала к нижней поверхности протекторного гребня 22 и опиралась на площадь контактной поверхности протекторного блока 20.
В следующем варианте реализации изобретения рассматривается частичный геоармирующий элемент на основе боковин, имеющий произвольную длину и состоящий из чередующихся боковин и не подлежащих коррозии крепежных крюков боковин, соединенных вместе путем зацепления каждого конца крепежного крюка боковины с внутренним краем боковины, так что участок крюка продолжается от каждой стороны боковины. На Фиг.19 показан вид сверху частичного геоармирующего элемента 110 на основе боковин, состоящего из полунепрерывной цепочки чередующихся боковин 14 шин и не подлежащих коррозии крепежных крюков 111 боковин. В альтернативных вариантах реализации может быть использован металлический или даже подлежащий коррозии крюк.
Еще в одном варианте реализации изобретения рассматривается частичный геоармирующий элемент 110 на основе боковин, состоящий из чередующихся боковин 14 и не подлежащих коррозии соединительных устройств 112. Примеры соединительных устройств боковин включают в себя крепежные тросы, цепи, канаты, ремни или другие подходящие не подлежащие коррозии соединительные устройства. На Фиг.20 показан вид сверху боковин шин, соединенных согнутым в петлю не подлежащим коррозии устройством для образования частичного геоармирующего элемента на основе боковин.
Еще в одном варианте реализации изобретения рассматривается геоармирующий элемент на основе боковин, имеющий произвольную длину и содержащий соответствующее число боковин шин, перекрывающихся по краям и скрепленных друг с другом посредством соответствующего числа крепежных устройств. На Фиг.21 показан вид сверху геоармирующего элемента 120 на основе боковин, состоящего из полунепрерывной цепочки боковин 14, скрепленных друг с другом посредством крепежных устройств 122. Примеры крепежных устройств 122 включают в себя болты, винты, заклепки или другие подходящие крепежные устройства для образования геоармирующего элемента 120 любой длины на основе боковин. Предпочтительно крепежные устройства являются неметаллическими и не подлежащими коррозии. Однако, как сказано выше, использование неметаллических и/или не подлежащих коррозии крепежных устройств может не требоваться в некоторых вариантах реализации. Боковины 14 могут быть отрезаны от шин разных типов, так что первая боковина 14 в геоармирующем элементе 120 относится к первому типу шины, а вторая боковина 14 относится ко второму типу шины.
Еще в одном варианте реализации рассматривается подсоединение боковины 14 шины в геоармирующем элементе к облицовочному модульному блоку. Например, первая боковина 14 частичного геоармирующего элемента на основе боковин или геоармирующего элемента на основе боковин может быть подсоединена к облицовочному модульному блоку, такому как облицовочный модульный блок 50 с твердой сердцевиной или облицовочный модульный блок 40 с полой сердцевиной. Прикрепление производится, используя соединитель 120 модульного блока. На Фиг.22 показан вид в разрезе не подлежащего коррозии соединителя 130 модульного блока, имеющего вертикальный участок 132, горизонтальный участок 134 и крюковой участок 136. Вертикальный участок 132 не подлежащего коррозии соединителя 130 модульного блока помещается в сердцевину облицовочного модульного блока, при этом горизонтальный участок 134 не подлежащего коррозии соединителя модульного блока располагается в предварительно выполненной выемке 140 в модульном блоке 30. Первая боковина 14 геоармирующего элемента 138 располагается над соединителем 130 модульного блока, так что крюк 136 соединителя 130 модульного блока входит в зацепление с внутренним краем боковины 14 и плотно притягивает боковину 14 к крюку 136 соединителя 130 модульного блока. Геоармирующий элемент 138 может быть геоармирующим элементом 10, геоармирующим элементом 100, частичным геоармирующим элементом на основе боковин или геоармирующим элементом 120 на основе боковин.
В следующем варианте реализации рассматривается подсоединение первой боковины 14 частичного геоармирующего элемента на основе боковин или геоармирующего элемента на основе боковин к предварительно выполненной облицовочной панели. На Фиг.23 показан вид в разрезе не подлежащего коррозии соединителя 130 модульного блока, используемого для подсоединения геоармирующего элемента на основе боковин к облицовочной панели 30 механически укрепленной насыпи вертикальным участком 132 соединителя 130 модульного блока, вложенным в облицовочную панель MSE. Вертикальный участок 132 соединителя 130 модульного блока полностью охватывается облицовочной панелью 30, при этом горизонтальный участок 134 соединителя 130 модульного блока продолжается горизонтально от облицовочной панели 30 до крюка 136 на противоположном конце соединителя 130 модульного блока, входящего в зацепление с внутренним краем первой боковины 14 геоармирующего элемента на основе боковин или частичного геоармирующего элемента на основе боковин. Боковина плотно притягивается к крюку 136 соединителя 130 модульного блока. На Фиг.24 показан вид сверху модульного блока и геоармирующего элемента, изображенных на Фиг.23, а на Фиг.25 показан вид в разрезе модульного блока и геоармирующего элемента, изображенных на Фиг.23.
Еще один вариант реализации изобретения представляет насыпь, сооруженную из сыпучего материала 38 с наклонной поверхностью насыпи, укрепленной посредством соответствующего числа геоармирующих элементов 120 на основе боковин или частичных геоармирующих элементов 110 на основе боковин, которые расположены в сыпучем материале, а их концы прикреплены к сетке или мату 60 из геосеток или другого подходящего материала. Сетка или мат 60 накрывает наклонную поверхность насыпи из сыпучего материала 38 и прикрепляется к свободным концам геоармирующих элементов 120 на основе боковин или частичных геоармирующих элементов 110 на основе боковин посредством не подлежащих коррозии крюков 62 любого подходящего размера, формы или материала, пропускаемых через свободные концы каждого из геоармирующих элементов 120 на основе боковин или частичных геоармирующих элементов 110 на основе боковин и закрепляемых не подлежащими коррозии прилагаемыми гайками.
В другом варианте реализации изобретения рассматриваются геоармирующие элементы на основе боковин или частичные геоармирующие элементы на основе боковин, имеющие произвольную длину, которые подсоединяются к ряжевой облицовочной стенке, чтобы обеспечить механически укрепленную насыпь. Такой вариант реализации будет подобен исполнению, показанному на Фиг.15, но будет использовать геоармирующий элемент 120 на основе боковин вместо геоармирующего элемента 10. Ряжевая облицовочная стенка 70 состоит из изготовленных верхних балок 72 и поперечин 74, наложенных друг на друга, образуя прямоугольный блок, который заполняется сыпучим материалом 38. Первая боковина 14 шины в геоармирующем элементе 120 на основе боковин или частичном геоармирующем элементе на основе боковин становится свободным концом геоармирующего элемента 120 и помещается в ряжевую облицовочную стенку 70 с соответствующими регулярными горизонтальными и вертикальными интервалами по мере развития конструкции облицовочной ряжевой стенки 70. Поперечина 76 заглубляется в вертикальном положении в сыпучий материал 38 и располагается таким образом, чтобы внутренний край первой боковины 14 геоармирующего элемента 120 на основе боковин входил в зацепление с вертикально заглубленной поперечиной 76. Ряжевая облицовочная стенка 70 и геоармирующий элемент, на основе боковин или частичный, затем засыпаются сыпучим материалом 38.
В следующем варианте реализации рассматривается геоармирующий элемент на основе боковин или частичный геоармирующий элемент на основе боковин, имеющий произвольную длину, который подсоединяется к отдельным шинам, уложенным друг на друга в качестве шинных облицовочных элементов для обеспечения механически укрепленной насыпи. На Фиг.28 показан вид сверху облицованной шинами механически укрепленной насыпи, иллюстрирующий расположение первой боковины геоармирующего элемента на основе боковин между двумя рядами шинных облицовочных элементов 80. Шинные облицовочные элементы 80 уложены друг на друга так, что каждый горизонтальный ряд смещен относительно предыдущего ряда, чтобы образовать вертикальную поверхность или наклонную поверхность. Первая боковина 14 геоармирующего элемента 120 на основе боковин становится свободным концом геоармирующего элемента и укладывается на ряд шинных облицовочных элементов 80 таким образом, что она захватывает два шинных облицовочных элемента 80 под ней. Вертикальные стержни 82 любого подходящего размера и материала располагаются в пространстве между внутренним краем боковины 14 геоармирующего элемента и внутренним краем боковины двух шинных облицовочных элементов 80, расположенных под геоармирующим элементом. Шинные облицовочные элементы 80 засыпаются сыпучим материалом 38. Зона 150 позади шинных облицовочных элементов засыпается сыпучим материалом 38 на расстоянии, равном длинам геоармирующих элементов.
Хотя настоящее изобретение было представлено и описано в терминах предпочтительного варианта реализации и некоторых альтернативных вариантов, должно быть понятно, что технические приемы, описанные здесь, могут иметь множество дополнительных использований и применений. Соответственно изобретение не должно ограничиваться только этим конкретным описанием и разными чертежами, содержащимися в этом описании, которые просто иллюстрируют предпочтительный вариант реализации и применение принципов изобретения.