Результат интеллектуальной деятельности: Георешетка для укрепления склонов и откосов

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для укрепления склонов и откосов, береговых линий и русел водоемов. Предлагаемое устройство может найти применение при сооружении дорожных одежд, а также в транспортной, гидротехнической отраслях строительства, где требуются высокие и стабильные показатели прочности и долговечности возводимых сооружений.

Известны устройства (патент RU 2358063, опубликованный 10.06.2009 и патент RU 2152480, опубликованный 10.07.2000), в которых для закрепления поверхностного слоя откоса используются пространственные (трехмерные) полимерные решетки, в частности, так называемые «георешетки».

Георешетки изготавливают из гибких и прочных полимерных лент, нарезая ленты на мерные полосы и скрепляя их между собой в шахматном порядке поперечными швами, получают ячеистые структуры, способные закреплять и удерживать от смещения массы грунта, загруженные в ячейки.

Материалом для изготовления указанных лент, как правило, служит полиэтилен различных марок. Полосы из полиэтилена являются гибкими, прочными, устойчивыми к воздействию неблагоприятных природных факторов.

Однако при размещении на склонах или откосах георешеток такого вида снижается их прочность, по сравнению с горизонтальным расположением тех же георешеток, за счет увеличения силы разрыва. Схема усилий для этого типа георешетки приведена на фигуре 1.

Целью изобретения является повышение несущей способности укрепляемых грунтовых поверхностей за счет возможности вертикального расположения сварного шва георешетки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является решетка с ячеистой структурой и способ ее изготовления (см. патент RU 2129189, опубликованный 20.04.1999). Решетка с ячеистой структурой для стабилизации и закрепления грунтовой поверхности выполнена из гибких полимерных полос. Они установлены на ребра и соединены между собой сварными швами в шахматном порядке. Сварные швы расположены вертикально или наклонно по отношению к ребрам полос, которые изготовлены из состава, содержащего смесь полиэтилена высокого давления и полиэтилена низкого давления. В случае расположения сварных швов с наклоном по отношению к ребрам полос решетку используют для укрепления откосов.

Однако, полученный эффект достигается при размещении известной георешетки только поперек склона или откоса. Ширина георешетки при этом ограничена, поэтому для покрытия склонов или откосов протяженностью более двух метров необходимо располагать вдоль склона несколько таких блоков, причем блоки необходимо соединять между собой непосредственно на склоне, при этом нельзя использовать ультразвуковую сварку. Как видно из схемы нагрузки (фигура 1), чем больше угол наклона откоса или склона, тем больше сила, действующая на разрыв георешетки и, в частности, на ее слабый элемент - соединение блоков. В результате нарушается прочность на стыках блоков, что может привести к разрушению георешетки и, в свою очередь, к обрушению укрепляемого грунта.

На устранение указанного недостатка данного вида георешетки по решению задачи повышения прочности и стабильности геометрических параметров георешетки при эксплуатации под нагрузкой на склонах и откосах направлено заявленное изобретение.

Технический результат изобретения заключается в возможности расположении георешетки вдоль склона или откоса по всей его длине без соединений блоков по горизонтали между собой.

За счет вертикального положения полос георешетки происходит перераспределение нагрузки Р в сторону снижения усилия на разрыв Р_ур и увеличения усилия среза Р_ус при увеличении угла откоса. Схема усилий приведена на фигуре 1. Снижение воздействия усилия на разрыв особенно влияет на прочность межблочного соединения, так как прочность георешетки в несколько раз больше чем прочность межблочного соединения на разрыв. В целом при таком расположении заявляемой георешетки увеличивается ее прочность по сравнению с прототипом при одинаковых геометрических параметрах георешеток и сварного шва.

Другим техническим результатом изобретения является обеспечение стабильности геометрических параметров полосы и конструкции георешетки. Это достигается путем снижения удельной нагрузки на поверхность георешетки за счет увеличения ее площади при одинаковом количестве грунта в ячейке георешетки, а следовательно и одинаковом усилии.

Кроме того, заявленная георешетка при всей своей простоте открывает возможность применения ее в новых областях, требующих повышенных показателей прочности и стабильности сооружений, например в откосах насыпи железных дорог, а также непосредственно под полотном железной и автомобильной дорогах при затяжных подъемах и спусках. Для достижения указанного технического результата предложена пространственная полимерная решетка, представленная на фиг. 2-4.

На фигуре 1 показана схема воздействия силы на заявляемую георешетку.

На фигуре 2 показана схема получения полос георешетки.

На фигуре 3 показано соединение полос в полотно георешетки.

На фигуре 4 показан чертеж расположения георешетки на склоне или откосе.

Полосы георешетки получают путем вырубки из полотна пленки полиэтилена низкого или высокого давления. Полосы (фиг. 2) образуются верхней зигзагообразной линией 3 и такой же нижней линией, расположенной на расстоянии Н_п от верхней.

Вершины зигзагообразных линий находятся на вертикальных линиях 4 нечетной 1 и четной 2 полосы полотна.

Эмпирическим путем установлено соотношение между шагом ячейки георешетки, D_{яч п}, В_{яч п} в зависимости от угла наклона откоса α.

Соединение полос в полотно георешетки (фиг. 3) осуществляется следующим образом. Нечетные полосы 1 соединяются с четными полосами 2, которые развернуты на 180° относительно нечетных 1, причем соединение полос осуществляется по вертикальным линиям 5, проходящим через пики зигзагов.

Чертеж (фиг. 4) расположения георешетки на склоне или откосе выполнен в трех проекциях. На главном виде линии соединения занимают вертикальное положение в развернутом виде георешетки, а параметры зигзагообразной линии выбираются в зависимости от шага георешетки и угла наклона склона или откоса.

Преимуществом заявленного устройства является возможность получения георешетки данного типа практически неограниченной длины без дополнительного соединения блоков на склоках и откосах и таким образом достигается технический результат заявленного изобретения по повышению прочности и стабильности геометрических параметров конструкции георешетки, а так же повышению несущей способности укрепляемых грунтов.