Результат интеллектуальной деятельности: Георешетка с переменным шагом для укрепления откосов и прилегающих к ним поверхностей грунта

Изобретение относится к области строительства. Георешетка предназначена для армирования, как откосов, так и поверхностей прилегающих к ним. Предлагаемая георешетка может найти применение при сооружении дорожных одежд, так и для укреплении железнодорожных полотен и откосов. А также и во многих других вариантах использования, в транспортной, гидротехнической отраслях строительства, где требуются высокие и стабильные показатели прочности и долговечности возводимых сооружений.

Из уровня техники известны различные устройства (патент RU 2358063, опубликованный 10.06.2009 и патент RU 2152480, опубликованный 10.07.2000), в которых для закрепления поверхностного слоя откоса используются пространственно 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 обычно используют полиэтилен различных марок. Полосы из полиэтилена являются гибкими, прочными, устойчивыми к воздействию неблагоприятных природных факторов.

Однако при размещении на откосах такого вида георешетки увеличивается нагрузка на нее с увеличением угла откоса, что снижает ее прочность, по сравнению с горизонтальным расположением тех же георешеток, за счет увеличения силы разрыва.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение несущей способности укрепляемых грунтовых поверхностей за счет выравнивания удельных нагрузок по всей поверхности откоса.

Наиболее близким 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, выполненная 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. При этом размер ячеек, по высоте их расположения на откосе выполнен увеличивающимся от начала до основания откоса

Однако, полученный эффект снижается из-за большего веса грунта удерживаемого георешеткой.

Чем больше угол наклона откоса или склона, тем больше сила, действующая на разрыв георешетки и, в частности, на ее слабый элемент соединение горизонтального и наклонного блоков. В результате нарушается прочность на стыках блоков, что может привести к разрушению георешетки и в свою очередь 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 разделении единого блока георешетки на секции с переменным шагом каждой секции. Величина шага меняется от минимального на вершине склона до максимального в нижней его части. В секции на вершине склона, на наиболее нагруженном участке, шаг георешетки минимальный, а в секции в нижней части склона максимальный. Уменьшение шага и соответственно размера ячейки георешетки приводит к увеличению ее прочности за счет увеличения количества сварных швов. По мере движения вдоль склона вниз нагрузка на георешетку уменьшается и, следовательно, можно увеличить размер ячейки и соответственно шаг георешетки.

Применение георешетки с переменным шагом позволяет равномерно распределить нагрузку по всей поверхности склона, что способствует повышению надежности ее работы.

Так же применение данного типа георешетки позволяет повысить прочность самого слабого места - переходной зоны, где происходит максимальное осыпание грунта из-за снижения удельной нагрузки на верхний участок склона.

Кроме того, заявленная георешетка при простоте открывает возможность ее применения 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 пространственно полимерная решетка.

На фигуре 1 показан разрез склона с расположенными на нем наклонного и горизонтального блоков георешетки.

На фигуре 2 показан чертеж развертки георешетки на склоне или откосе.

На фигуре 3 показан чертеж соединения секций с различными шагами между собой.

Все полосы секций георешетки выполнены одинаковой ширины. Секция 1, расположенная на вершине склона имеет минимальный шаг (Фиг. 2). Секция 2 имеет шаг и количество ячеек в два раза больше чем в секции 1. Секция 3 имеет шаг и количество ячеек в два раза больше чем в секции 2 и так далее до конца склона.

Эмпирическим путем установлено соотношение между длиной откоса L_отк, шагом ячейки георешетки, L_яi, D_яч в зависимости от угла наклона откоса α.

Преимуществом заявленной георешетки является возможность позволяющая достигать равномерного распределения нагрузки на всей площади откоса. Увеличение шага георешетки в каждой секции относительно предыдущей секции приводит к снижению удельной нагрузки на георешетку в наиболее нагруженных местах поверхности склона.

Соединение секций между собой (Фиг. 3) в зоне соединения полос 4 георешетки с различными шагами ячеек позволяет усилить соединение секций дополнительными сварными швами 5 георешетки. Это позволяет создать дополнительное усиление блока георешетки в местах соединения секций.

Таким образом, достигается технический результат заявленного изобретения по повышению прочности и стабильности геометрических параметров конструкции георешетки, а так же повышению несущей способности укрепляемых грунтов.