[1]Изобретение относится к области строительства инженерных сооружений в криолитозоне, а именно к системе охлаждения грунтов.
[2]Известна откосная часть земляного сооружения на вечной мерзлоте, содержащая грунтовый массив с откосом, выполненным в виде наклонной к горизонтали поверхности, и теплоизоляционное покрытие, расположенное в пределах всей площади откоса (Г.М. Шахунянц. Земляное полотно железных дорог. Гос. транспортное железнодорожное издательство, М, 1953).
[3]Недостатком такой конструкции является то, что несмотря на хорошую устойчивость на откосе теплоизоляционного покрытия в виде растительного покрова вследствие прорастания корней в грунт самого откоса, такое теплоизоляционное покрытие имеет малое термическое сопротивление, что делает данную конструкцию откоса недостаточно эффективной для применения в зоне вечной мерзлоты.
[4]Известна откосная часть земляного сооружения на вечной мерзлоте, содержащая грунтовый массив с откосом, выполненным в виде наклонной к горизонтали поверхности, и теплоизоляционное покрытие, расположенное в пределах всей площади откоса (П.И. Дыдышко. Земляное полотно железнодорожного пути. Справочник. Труды ОАО «ВНИИЖТ», М, 2014). Теплоизоляционное покрытие содержит два слоя, нижний из которых представляет собой слой - теплоизолятор, а верхний - защитный слой грунта.
[5]Недостатком такой конструкции является то, что корни растительного покрова, который может вырасти в благоприятную погоду в верхнем грунтовом слое, не могут проникнуть через жесткий слой-теплоизолятор, т.е. верхний слой плохо скреплен с нижним слоем-теплоизолятором и совсем не скреплен с грунтом откоса. Вследствие этого, верхний теплоизоляционный слой нестабилен, т.е. нарушается под действием ветра, размывается, сползает с откоса под действием осадков, оголяя нижний слой теплоизоляции, который без защиты грунтового слоя тоже нарушается в дальнейшем от климатических воздействий.
[6]Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности теплоизоляционной защиты откосной части земляного сооружения на вечной мерзлоте.
[7]Для достижения поставленной цели откосная часть земляного сооружения на вечной мерзлоте содержит грунтовый массив с откосом, выполненным в виде наклонной к горизонтали поверхности, и теплоизоляционное покрытие, расположенное в пределах всей площади откоса. Теплоизоляционное покрытие содержит растительный покров, а откосная часть в своем поперечном сечении содержит непрерывный ряд ступенчатых уступов в грунтовом массиве, поверхность которых покрыта жесткой теплоизоляцией, а полости заполнены грунтовой засыпкой, причем ступенчатые уступы имеет форму треугольника с тупым углом, направленным в сторону грунтового массива, при этом нижняя сторона треугольника имеет уклон к горизонтали, а внутренняя, расположенная со стороны грунтового массива - к вертикали не менее 2% с направлением уклонов в сторону откоса, и внешняя сторона треугольника, расположенная со стороны воздушного пространства, совмещена с поверхностью откоса, при этом жесткая теплоизоляция выполнена в виде плит пенополистирола, уложенных на нижнюю сторону треугольника непрерывно, а на внутреннюю сторону с зазорами до 3 см, при этом растительный покров состоит из дополнительного слоя грунта толщиной до 30 см, расположенного на поверхности откоса, надземной травяной теплоизоляционной части и корневой системы, расположенной в полости ступенчатых уступов и в дополнительном слое грунта, благоприятного для прорастания травяной теплоизоляционной части. Кроме того, ширина нижней стороны треугольника выполнена с обеспечением проезда по ней строительного механизма, формирующего ступенчатые уступы.
[8]Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
[9]На фиг. 1 представлена откосная часть земляного сооружения предлагаемой схемы;
[10]На фиг. 2 представлена откосная часть земляного сооружения (аналога);
[11]На фиг. 3 представлена откосная часть земляного сооружения (прототипа).
[12]Откосная часть земляного сооружения на вечной мерзлоте содержит грунтовый массив 1 с наклонной к горизонтали поверхностью (откос) 2, и теплоизоляционное покрытие, расположенное в пределах всей площади откоса. Теплоизоляционное покрытие в поперечном сечении откоса выполнено в виде непрерывного ряда ступенчатых уступов 3 в грунтовом массиве 1, поверхность которых покрыта жесткой теплоизоляцией 4, а полости заполнены грунтовой засыпкой 5, при этом ступенчатые уступы 3 имеет форму треугольника с тупым углом, направленным в сторону грунтового массива, одна из сторон (нижняя) 6 имеет уклон к горизонтали, а другая (верхняя) 7 - к вертикали не менее 2% с направлением уклонов в сторону откоса. Жесткая теплоизоляция 4 уложена на нижнюю сторону непрерывно, а на верхнюю сторону прерывисто с зазором до 3 см. Ширина нижней стороны грунтовой засыпки выполнена с обеспечением проезда по ней строительного механизма, формирующего ступенчатые уступы, а внешняя сторона треугольника (т.е. со стороны воздушного пространства) совмещена с поверхностью откоса, при этом растительный покров состоит из надземной травяной теплоизоляционной части 8, корневой системы 9, расположенной в полости ступенчатых уступов и дополнительного слоя грунта 10 толщиной до 30 см, расположенного на поверхности откоса 2.
[13]Откосная часть земляного сооружения на вечной мерзлоте может быть лучше представлена, если рассмотреть сначала аналог и прототип.
[14]На фиг. 2 представлен аналог. Теплоизоляционное покрытие, полностью закрывающее поверхность откоса выполнено из травяной теплоизоляционной части 8 и корневой системы 9. Надземная часть растительного покрова является теплоизоляционной, а корневая - укрепляющей частью покрытия.
[15]Недостатком данной конструкции является малое термическое сопротивление теплоизоляционного покрытия в виде одной травяной теплоизоляционной части 8, что делает эту конструкцию малоэффективной для применения в районах вечной мерзлоты.
[16]Для устранения этого недостатка применяют конструкцию откосной части земляного сооружения, представленную на фиг. 3 (прототип).
[17]Теплоизоляционное покрытие, полностью закрывающее поверхность откоса, содержит два слоя. На грунт откоса 2 земляного полотна уложен жесткий слой-теплоизолятор 11, на который сверху отсыпан слой грунта 12 для защиты слоя-теплоизолятора.
[18]Недостатком такой конструкции является то, что верхний защитный слой 12 грунта нестабилен на откосе, т.к. нарушается под действием водяной и ветровой эрозии. Корневая система 9 не имеет достаточной глубины для закрепления, т.к. не может проникнуть через слой-теплоизолятор 11. Вследствие разрушения верхнего защитного слоя, нижний слой-теплоизолятор тоже нарушается в дальнейшем от климатических условий. Такая конструкция откосной части является недостаточно надежной для задач теплоизоляции откосной части земляного полотна.
[19]Этот недостаток устраняется при применении предлагаемой конструкции откосной части земляного сооружения на вечной мерзлоте. Откосная часть предполагаемой схемы работает следующим образом.
[20]Ступенчатое расположение теплоизоляции 4 обеспечивает устойчивость ее от сдвига, а грунт для корневой системы имеет достаточную толщину и возможность подпитки влаги не только со стороны внешней поверхности, но и со стороны верхней стороны уступа (т.е. внутренней стороны треугольника), где жесткая теплоизоляция 4 укладывается с разрядкой.
[21]Сооружают откосную часть следующим образом. Сооружение ступенчатых ярусов производится последовательно. Строительный механизм вырабатывает полость ступенчатого уступа, перемещаясь по нижней стороне 6 и укладывая грунт в смежный ярус. Далее вручную укладывают теплоизоляцию 4. После чего механизм перемещается по смежному ярусу, в который был уложен грунт. Этот грунт он перемещает в предыдущий ярус, а затем разрабатывает грунт самого яруса, перемещая его опять в очередной смежный ярус. После этого отсыпается слой 10 для всего откоса. Необходимые добавки для благоприятного роста травы добавляют в процессе отсыпки.
[22]Предлагаемое изобретение решает следующее техническое противоречие.
[23]Сплошной слой жесткой теплоизоляции в виде плит пенополистирола требует обязательно устройства защитного грунтового слоя. Грунтовый слой, в свою очередь, имеет важную полезную особенность - возможность создания травяного покрова, который увеличивает термическое сопротивление, что позволяет снизить мощность пенополистирола, то есть создается возможность формирования более экономичного теплоизоляционного покрытия. Однако защитный слой требует не более 20-30 см, при которой корневая система травяного покрова не может нормально существовать: при любом периоде засушливой погоды корневая система погибнет. Подпитка влаги со стороны массива исключена, так как препятствует теплоизоляция из пенополистирола. Разрядка в укладке плит небольшая - не даст эффекта при такой малой толщине защитного слоя, а большая разрядка существенно сказывается на термическом сопротивлении. Увеличение защитного слоя снижает экономичность и уменьшает устойчивость такого защитного слоя на наклонной поверхности.
[24]Таким образом, техническое противоречие заключается в том, что, с одной стороны, плиты из пенополистирола необходимы (без них не набрать нужный мощности теплоизоляции), а с другой стороны, они не нужны, поскольку губят растительный покров (который обеспечивает дополнительную теплоизоляцию).
[25]Решение технического противоречия достигается созданием ступенчатости, при которой, с одной стороны, увеличивается толщина защитного слоя (и, следовательно, инерционность влажностных процессов), а с другой, небольшие разрывы в укладке, в верхних сторонах ступенек оказываются достаточными для подпитки защитного слоя влагой.
[26]В данном техническом решении имеются следующие существенные признаки:
[27]Первый существенный признак:
[28]Откосная часть земляного сооружения на вечной мерзлоте содержит грунтовый массив с откосом, выполненным в виде наклонной к горизонтали поверхности, и теплоизоляционное покрытие, расположенное в пределах всей площади откоса.
[29]Второй существенный признак:
[30]Теплоизоляционное покрытие содержит растительный покров.
[31]Третий существенный признак:
[32]Откосная часть в своем поперечном сечении содержит непрерывный ряд ступенчатых уступов в грунтовом массиве, поверхность которых покрыта жесткой теплоизоляцией, а полости заполнены грунтовой засыпкой, причем ступенчатые уступы имеет форму треугольника с тупым углом, направленным в сторону грунтового массива, при этом нижняя сторона треугольника имеет уклон к горизонтали, а внутренняя, расположенная со стороны грунтового массива - к вертикали не менее 2% с направлением уклонов в сторону откоса, и внешняя сторона треугольника, расположенная со стороны воздушного пространства, совмещена с поверхностью откоса, при этом жесткая теплоизоляция выполнена в виде плит пенополистирола, уложенных на нижнюю сторону треугольника непрерывно, а на внутреннюю сторону с зазорами до 3 см, при этом растительный покров состоит из дополнительного слоя грунта толщиной до 30 см, расположенного на поверхности откоса, надземной травяной теплоизоляционной части и корневой системы, расположенной в полости ступенчатых уступов и в дополнительном слое.
[33]Эти три признака являются взаимосвязанными, необходимыми и достаточными для достижения заявленного результата. Все эти признаки отражены в формуле полезной модели.
[34]Кроме того, имеется дополнительный пункт, поясняющий третий существенный признак:
[35]Ширина нижней стороны треугольника выполнена с обеспечением проезда по ней строительного механизма, формирующего ступенчатые уступы.
[36]Эффективность предполагаемого изобретения заключается в повышении надежности теплоизоляционной защиты откосной части земляного сооружения на вечной мерзлоте от температурных воздействий.
