Результат интеллектуальной деятельности: Смотровой дренажный пластиковый колодец для пучинистых почвогрунтов

1. Область техники

Изобретение относится к области сельского хозяйства - комплексной мелиорации агроландшафта, и может быть применено как при осушении почв закрытым дренажом, так и при эксплуатации дренажных систем, построенных из пластиковых материалов, а также к областям канализации и водоснабжения.

2. Уровень техники

Известна конструкция смотрового дренажного пластикового колодца (см. Интернет-Яндекс «Пластиковый дренажный колодец: виды, устройство, монтаж, преимущества» - приведено по состоянию на 14.02.2016 г.; прототип), включающая днище и шахту, представленные трубами с наружной боковой гофрированной поверхностью, крышку-люк и присоединенные к нему входящие и отводящую воду трубы. При этом шахта соединена с днищем путем ее вдавливания в раструб.

Недостатком известной конструкции дренажного пластикового колодца является ограниченная область его применения - не учитывает пучинистость почвогрунта при его промерзании и ее влияние на устойчивость колодца, его надежность в эксплуатации и долговечность.

Известно, что осушаемые минеральные почвогрунты относят к пучинистым. Морозным пучением называют увеличение объема почвогрунта при его промерзании в результате перехода воды в лед и миграции влаги к фронту промерзания. Изменение объема почвогрунта обнаруживается в природных условиях в поднятии дневной поверхности в процессе промерзания и опускания ее при оттаивании. В результате этих объемных изменений происходят объемные деформации. Это наносит повреждения сооружениям и, в частности, дренажным колодцам из пластика.

Почвогрунт пучинистый - это дисперсный почвогрунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда. Применительно к смотровым дренажным колодцам пучинистый почвогрунт при промерзании усиливает давление на стенку колодца. При поднятии мерзлого почвогрунта нередко поднимается и шахта колодца, при этом нередко нарушается и подсоединение труб коллекторов к колодцу. Полнота соединения нарушается. В образовавшуюся щель почвогрунт поступает в колодец, создавая условия для заиления отстойника колодца и в последующем - закрытого коллектора и впадающих в него дренажных линий.

Недостатком конструкции смотрового колодца из пластика является невысокая эффективность его работы в пучинистых почвогрунтах. Каждый элемент колодца при морозном пучении почвогрунта работает раздельно, сам по себе. Так, наружная поверхность стенки пластикового колодца, представленная стенкой шахты, в зоне мерзлого почвогрунта имеет гофрированную структуру, что способствует усилению ее сцепления с мерзлым почвогрунтом (его примерзанию к стенке колодца), повышает (при небольшой массе шахты - порядка 30 кг) силу морозного пучения пластикового колодца.

3. Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение устойчивости и повышение надежности при эксплуатации конструкции смотрового дренажного пластикового колодца, предназначенного для работы в осушаемых пучинистых почвогрунтах.

Технический результат заключается в повышении срока службы смотрового дренажного пластикового колодца (не ниже нормативного срока службы в целом дренажной системы из пластиковых материалов), снижении затрат на его эксплуатацию, а также в повышении надежности и эффективности действия и закрытого дренажа.

Поставленная задача достигается тем, что смотровой дренажный пластиковый колодец для пучинистых почвогрунтов содержит днище из жесткой пластиковой трубы с наружной боковой гофрированной поверхностью, соединенную с ним шахту, включающую также жесткую пластиковую трубу с наружной боковой гофрированной поверхностью, крышку-люк и присоединенные к нему входящие и выходящую соединительные трубы закрытых коллекторов. С целью снижения воздействия касательных сил морозного пучения почвогрунта на устойчивость колодца, надежность, срок его службы и долговечность шахта дополнительно снабжена жесткой пластиковой трубой с гладкой наружной боковой поверхностью того же диаметра, установленной над пластиковой трубой с наружной боковой гофрированной поверхностью соосно с ней в зоне расчетной глубины промерзания почвогрунта, соответствующей р-процентной вероятности превышения в месте установки колодца, и жестко соединенной с ней посредством, например, сварки, при этом днище соединено с шахтой жестко также посредством, например, сварки.

Заявленная конструкция смотрового дренажного колодца для пучинистых почвогрунтов более устойчива и надежна в работе против известной.

4. Осуществление изобретения

Изобретение иллюстрируется чертежом. На чертеже представлена схема продольного разреза конструкции смотрового дренажного пластикового колодца для пучинистых почвогрунтов: 1 - днище с гофрированной наружной боковой поверхностью, 2 - шахта с гофрированной наружной боковой поверхностью, 3 - шахта с гладкой наружной поверхностью, 4 - жесткое соединение элементов колодца, например, посредством сварки; 5 - расчетная глубина промерзания почвогрунта в месте установки колодца, 6 - соединительные трубы впадающих в колодец закрытых коллекторов, 7 - то же закрытого коллектора, отводящего воду из колодца; 8 - поверхность почвы, 9 - крышка-люк колодца, 10 - откос котлована под колодец, 11 - подготовка под днище колодца из непучинистого почвогрунта.

Изобретение промышленно применимо, предложенная конструкция колодца действует следующим образом.

В предлагаемом изобретении снижено воздействие сил морозного пучения почвогрунта на устойчивость колодца, его надежность и долговечность. Во-первых, за счет применения в зоне промерзания почвогрунта шахты с гладкой наружной боковой поверхностью снижено воздействие сил морозного пучения почвогрунта на колодец. Во-вторых, применение жесткого соединения шахты с гладкой наружной боковой поверхностью с шахтой с наружной гофрированной боковой поверхностью, например, путем сварки и применение жесткого соединения шахты и днища повысило массу колодца, подвергающуюся воздействию сил морозного пучения, в результате все элементы колодца работают под нагрузкой пучения почвогрунта как единое целое. В-третьих, объединение нижней части шахты с гофрированной поверхностью и днища повысило площадь боковой поверхности колодца с незамерзающим почвогрунтом и, естественно, силу трения, препятствующую смещению колодца при морозном пучении.

В целом предложенная усовершенствованная конструкция дренажного пластикового колодца для пучинистых почвогрунтов обеспечивает более устойчивое его положение при эксплуатации, чем конструкция-прототип: значение касательных сил морозного пучения почвогрунта снижено, а значение сил, удерживающих колодец от смещения, возросло.

5. Технический результат

Предложенная конструкция смотрового дренажного пластикового колодца для пучинистых почвогрунтов обеспечивает ожидаемый технический результат.