Результат интеллектуальной деятельности: Конструкция дорожной одежды для временных дорог сельскохозяйственного назначения

Предлагаемое изобретение относится к области строительства автомобильных дорог, а именно к строительству временных дорог сельскохозяйственного назначения, и может быть использовано для усиления слабого основания, повышения прочности и устойчивости, а также несущей способности дорог, служащих для вывоза урожая непосредственно с места выращивания сельскохозяйственной продукции.

С одной стороны такие дороги должны обеспечивать беспрепятственный проезд транспорта, их строительство и содержание не должно требовать значительных затрат, а с другой стороны не создавать препятствий для эффективного севооборота и интенсивного развития сельскохозяйственного производства. В идеале такие дороги при необходимости без существенных затрат могут быть включены в севооборот, не создавая препятствий при реализации мероприятий, связанных с изменениями в структуре и объемах сельскохозяйственного производства [Справочник инженера-дорожника. Ремонт и содержание автомобильных дорог. А.П. Васильев. М.: Транспорт, 1989; Разработка новых конструкций дорожных покрытий, армированных фиброй и сетями. 30.10.2002. ГУП «НИИ Мосстрой», интернет ресурс: www:stroinanka.ru/].

Известны конструкции дорожной одежды, в которых для обеспечения беспрепятственного проезда используются различные растительные отходы. Способ возведения земляного полотна включает расчистку дорожной полосы от леса, кустарниковой растительности и мохорастительного покрова, устройство боковых водоотводных канав, естественное оттаивание и осушение грунтов основания, отсыпку грунта на основание и армирование грунта с последующим его уплотнением, причем армирование земляного полотна осуществляют кустарниковой растительностью, которую равномерно укладывают на поверхность грунта по всей длине полотна, затем пропитывают ее отработанным машинным маслом, после чего устраивают выравнивающий слой из песчано-гравийной смеси, преимущественно, толщиной 5-7 см с последующим его уплотнением [Патент РФ №2069716 - аналог].

Недостатком известного технического решения является то, что последующее использование земель в севообороте невозможно без предварительного удаления грунта, пропитанного машинным маслом, и песчано-гравийной смеси.

Известна конструкция дорожной одежды для временных дорог сельскохозяйственного назначения, включающая конструкцию земляного полотна с откосами и кюветами, земляное полотно которой армировано стеблями хлебных злаков, выполнено двухскатным поперечным уклоном 7-8% от оси проезжей части дорожного полотна с коэффициентом уплотнения проезжей части земляного полотна 1,02-1,03 и толщине армированного слоя 25-30 см, использованием хлебных злаков длиной до 4 см из расчета 15 кг стеблей на 1 м³ грунта [Патент РФ №2596164 - прототип].

Недостатком прототипа является низкая прочность стеблей злаковых растений и, как следствие, такое дорожное покрытие обладает низкой деформационной устойчивостью.

Также недостатком прототипа является то, что использованные стеблий злаковых растений подвержены быстрому гниению, в результате чего дорожная одежда теряет свою прочность и долговечность.

Техническая задача - повышение прочности, несущей способности и устойчивости временных дорог сельскохозяйственного назначения за счет повышения прочности на растяжение армирующего материала при переуплотнении армированного грунта и одновременном повышении долговечности дорог.

Решение технической задачи

Техническая задача решается тем, что конструкция дорожной одежды для временных дорог сельскохозяйственного происхождения, содержащая конструкцию земляного полотна, армированного отходами растительного происхождения, выполненного с двухскатным поперечным уклоном 7-8% от оси проезжей части дорожного полотна с коэффициентом уплотнения проезжей части земляного полотна 1,02-1,03 и толщине армированного слоя 25-30 см, при этом для армирования земляного полотна в качестве отходов растительного происхождения используют отходы дробленой древесины длиной до 5 см и толщиной до 1 см из расчета 50-60 кг на 1 м³.

Сущность

В предлагаемой конструкции дорожной одежды для временных дорог сельскохозяйственного назначения грунт армируется древесной щепой. Известные технические источники по исследованию прочностных характеристик древесной щепы свидетельствуют о сравнительно высокой ее прочности. В зависимости от размеров древесные частицы делятся на четыре фракции: пылевая, мелкая, средняя и крупная. В среднем прочность традиционных для России пород дерева составляет: на растяжение 130 МПа, на сжатие 50 МПа, прочность при изгибе 100 МПа [Древесина: механические свойства http://pihtahvoya.ru/drevesina-i-pilomateriali/drevesina-mechanicheskie-svoystva].

Со временем древесина полностью разрушается, участвуя в процессе почвообразования и, следовательно, площадь, занимаемая дорогой, впоследствии может быть использована в сельскохозяйственном производстве и беспрепятственно включатся в севооборот.

Экспериментальными исследованиями установлено, что эффективность применения древесной щепы в качестве армирующего элемента грунтового полотна в конструкции дорожной одежды для временных дорог сельскохозяйственного назначения зависит от ее содержания.

В предлагаемой конструкции дорожной одежды для армирования дорожного полотна используются отходы дробленой древесины крупной фракции длиной до 5 см и толщиной до 1 см, которые вводят в грунт из расчета 50-60 кг древесной щепы на 1 м³.

Положительное влияние армирования грунта древесной щепой на стадиях структурообразования и нагружения грунта начинает реализовываться после достижения объемной концентрации щепы, обусловливающей начальную объемно-пространственную связность грунта. При перемешивании щепы с грунтом не выявлено элементов, свидетельствующих о ее разрушении.

Конструкцию земляного полотна устраивают с двухскатным поперечным уклоном 7-8% от оси проезжей части, обеспечивающим интенсивный водоотвод, препятствуя водонасыщению грунта, повышая тем самым прочность и устойчивость дорожного полотна, уплотнение земляного грунта проезжей части с коэффициентом 1,02-1,03 обеспечивает необходимую прочность и устойчивость в условиях увлажнения грунта. Толщина армированного слоя грунта 25-30 см установлена экспериментальным путем в соответствии с требованиями упругости для дорог с низкой интенсивностью движения [ОДМ 218.2.017].

Результаты испытаний на прочность при использовании древесной щепы для армирования в конструкции дорожной одежды приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что наилучшими результатами является прочность на сжатие конструкции дорожной одежды при введении в грунт древесной щепы в количестве 50-60 кг на 1 м³.

Результаты испытаний на прочность на растяжения при использовании древесной щепы для армирования в конструкции дорожной одежды по прототипу и заявляемому изобретению приведены в таблице 2.

Из таблицы видно, что при использовании древесной щепы в качестве армирующего элемента, прочность грунта на сжатие повышается в 9 раз.

Изобретение поясняется графическим материалом:

- на фиг. схематично изображена конструкция дорожной одежды, поперечный разрез дороги.

Пример конкретного исполнения.

Конструкцию дорожного полотна устраивали следующим образом. Формировали земляное полотно 1. Для этого грунт: суглинок или супесь с помощью автогрейдера или плуга формировали в валки: от кюветов 2 к середине дорожного полотна 1 для формирования поперечного уклона в стороны кюветов. Валки делали длиной 150 м, затем увлажняли грунт до состояния оптимальной влажности для данного вида грунта и вносили древесную щепу длиной до 5 см и толщиной до 1 см в количестве 50-60 кг на 1 м³ грунта. После получения однородной смеси из грунта и древесной щепы смесь планировали с помощью автогрейдера с двухскатным поперечным уклоном 7-8% от оси проезжей части дороги в стороны кюветов 2. Затем смесь уплотняли катками: вначале легкими 2-3 т, а затем тяжелыми, делали 8-10 проходов по одному месту, до достижения плотности армированного слоя грунта 1,02-1,03 и его толщине 25-30 см.

Предлагаемая конструкция дорожной одежды, армированная древесной щепой, обладает повышенной прочностью и несущей способностью, позволяет обеспечить беспрепятственный проезд автомобильного транспорта в период сельскохозяйственных работ. Строительство и содержание таких дорог не требует высоких экономических затрат, а при необходимости они могут быть беспрепятственно включены в севооборот.