Результат интеллектуальной деятельности: Способ восстановления и предотвращения дальнейшего разрушения нарушенных склоновых грунтовых участков большой крутизны

Способ восстановления и предотвращения дальнейшего разрушения нарушенных склоновых грунтовых участков большой крутизны предназначен для использования в области экологической безопасности, а именно для восстановления и последующей защиты склоновых участков с крутизной более 45 градусов, нарушенных в результате техногенных воздействий, разрушений вследствие эрозионных процессов, а также для восстановления и защиты откосов грунтовых планировочных насыпей, автомобильных и железных дорог, карьеров, откосов земляных плотин и т.п.

Известен способ укрепления оползневых склонов на многолетнемерзлых грунтах с целью повышения их устойчивости и недопущения деформации оползневого массива грунтов, в ходе которого производят выемку грунта верхней части склона, складирование извлеченного грунта во временные насыпи, расчистку с созданием уклона в направлении водосборного коллектора, создание уклона в направлении водосборного коллектора, сплошное заполнение трещин фильтрующим теплопроводным материалом с последующим прерывистым заполнением трещин складированным грунтом с уплотнением, отсыпку грунта из насыпей с последующим уплотнением по всей поверхности нижней части склона, включая трещины (патент РФ №2571477 С1, «СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНОВ НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ», патентообладатель Бабелло Виктор Анатольевич (RU) и др., МПК E02D 17/20 (2006.01), опубл. 20.12.2015).

Также, известен способ, предназначенный для предотвращения развития глубоких оползневых подвижек, в ходе которого осуществляют определение длины, ширины и глубины оползневого блока, угла внутреннего трения и удельного веса грунта деформирующегося горизонта, в котором проходит выположенная, по существу, горизонтальная часть поверхности скольжения оползневого массива, осуществляют удаление грунта в массиве потенциального оползневого блока по размерам разгружающей выработки для возведения подземного эксплуатируемого сооружения (патент РФ №2340729 С1, «СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ОПОЛЗНЕВОГО СКЛОНА», патентообладатель Осипов Виктор Иванович (RU) и др., МПК E02D 17/20 (2006.01), опубл. 10.12.2008).

Кроме того, известен способ укрепления грунтового откоса или горного склона, преимущественно для стабилизации оползневых процессов или для предотвращения сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п., в ходе которого производят укладку на поверхности, по меньшей мере, одного укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона защитного покрытия и металлоконструкционной сетки, закрепление последней на этом участке, которое происходит посредством анкеров, фиксируемых в предварительно пробуренных в грунтах откоса или горных породах склона скважинах посредством нагнетания твердеющего материала в скважины с установленными в них анкерами, а также очистку поверхности участка от растительности (патент РФ №2345194 С1, «СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВОГО ОТКОСА ИЛИ ГОРНОГО СКЛОНА», патентообладатель Соковых Михаил Григорьевич (RU) и др., МПК E02B 3/12 (2006.01), E02D 17/20 (2006.01), опубл. 27.01.2009).

Проблема, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в обрушении неукрепленных грунтовых участков большой крутизны (с уклоном более 45 градусов) в ходе оползней, селевых сходов, сильных дождей и других климатических и техногенных и эрозионных процессов.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, состоит в повышении качества защиты от разрушения слабоустойчивых или нарушенных склонов крутизной более 45°, например при условиях размыва грунта водными потоками, а также, соответственно, в сокращении финансовых затрат, необходимых для периодического восстановления нарушенных склоновых поверхностей большой крутизны (а именно, на их подсыпку, рекультивацию, подсев и т.д.).

Технический результат достигается за счет разработки способа восстановления и предотвращения дальнейшего разрушения нарушенных склоновых грунтовых участков большой крутизны (более 45°), в ходе которого укладывают на поверхности укрепляемого грунтового откоса или склона защитное покрытие с последующим закреплением его на укрепляемой поверхности, при этом в качестве защитного покрытия укрепляемого склона используют полотна биомата высокой плотности, причем каждое из полотен биомата содержит наружные, то есть верхний и нижний, слои и внутренний слой, при этом верхний и нижний слои выполнены в виде тканых или нетканых полотен из разлагающихся натуральных волокон растительного происхождения, а в состав внутреннего слоя биомата входят семена растений, минеральные или органические удобрения, стимуляторы роста и влагоудерживающие компоненты, в качестве средств, закрепляющих биомат на укрепляемом склоне, используют армирующие приспособления, при этом после укладки и закрепления биоматов на их поверхности устанавливают синтетические желоба и водостоки, а в нижней части укрепляемого склона устанавливают приемный желоб, причем упомянутые синтетические желоба, закрепленные на поверхности биоматов, располагают параллельно друг под другом и соединяются между собой указанными водостоками, кроме того упомянутые желоба и водостоки, закрепленные на поверхности биоматов, соединены с приемным желобом, закрепленным в нижней части укрепляемого склона, с возможностью образования водосточной системы.

Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что указанные синтетические желоба на поверхности биомата установлены параллельно друг под другом с интервалом в 2 метра.

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами:

фиг. 1 - общий вид укрепления слабоустойчивого или нарушенного склона;

фиг. 2 - укрепленный слабоустойчивый или нарушенный склон, вид сбоку;

фиг. 3 - схема укладки полотна биомата и водосточных сооружений на слабоустойчивую или нарушенную грунтовую склоновую поверхность;

фиг. 4 - схема закрепления биомата на слабоустойчивой или нарушенной склоновой поверхности,

на которых показаны:

1 - полотна биоматов (фиг. 1 - фиг. 4);

2 - нарушенный участок склона (фиг. 1 - фиг. 3);

3 - синтетические желоба (фиг. 1 - фиг. 3);

4 - водостоки (фиг. 1 - фиг. 3);

5 - приемный желоб, организующий сток воды, например, в природные водоемы или в приемные емкости (фиг. 1 - фиг. 3);

6 - понижения в микрорельефе на нарушенном участке (фиг. 1, фиг. 3);

7 - склоновая поверхность (фиг. 2);

8 - ненарушенная часть склона (фиг. 1, фиг. 3);

9 - армирующие элементы (фиг. 3);

10 - отверстия для закрепления биомата и желобов с водостоками на ненарушенной части склона (фиг. 1, фиг. 3, фиг. 4);

α - угол наклона (крутизна) нарушенного склона;

D - расстояние между синтетическими желобами;

L - расстояние между отверстиями для крепления биомата в продольном направлении;

K - расстояние от края биомата до центра отверстия для его крепления;

S - расстояние между отверстиями для крепления биомата в поперечном направлении.

Реализация указанного технического решения осуществляется следующим образом.

Поверхность нарушенного участка 2 укрепляемого склона, в котором, как правило, имеются микропонижения 6 (трещины, выбоины, ямки и т.д.), выполаживают (делают пологим, то есть выравнивают, насколько это возможно) и очищают от возможного мусора. Затем на выровненную поверхность нарушенного участка 2 укрепляемого склона укладывают полотна 1 прочного биомата, сделанного, например, на льняной основе, толщиной 2-3 мм, плотность которого не ниже 450 г/м², с армирующей сеткой внутри. Укладку полотен 1 биомата осуществляют вручную, при этом закрепляют полотна 1 биомата с помощью армирующих элементов (приспособлений) 9, преимущественно колышков длиной 40-60 см. Полотна 1 биомата укладывают таким образом, что они полностью покрывают нарушенный участок 2 склона, оставляя за своими границами ненарушенный участок 8 склона.

Полотно 1 биомата содержит верхний и нижний слои (внешние слои), выполненные из тканых или нетканых полотен, например, либо из хлопкового, либо из льняного, либо из джутового, либо из кокосового материалов, либо из других разлагающихся натуральных волокон растительного происхождения или их комбинаций, внешние слои скреплены внутри биомата армирующей сеткой, при этом внутренний слой биомата, так называемое наполнение, составляют адаптированные к местным климатическим условиям семена трав (травосмеси), минеральные и/или органические удобрения, стимуляторы роста, влагоудерживающие компоненты и т.п.

Один из рекомендуемых составов травосмеси включает в себя такие травы как: мятлик луговой, кострец безостый, овсяница луговая, овсяница красная, тимофеевка луговая, пырей ползучий, овес, рожь.

Норма внесения травосмесей при всхожести 100% составляет 100-250 кг/га.

Укладку полотен 1 биомата осуществляют при температурах воздуха выше 5°С (наиболее благоприятное время года - начало летнего периода, после схода снежного покрова и оттаивания слоя сезонного промерзания на глубину не менее 20 см). Биомат укладывают на заранее выположенные и очищенные от посторонних предметов (камни, щебень и комки грунта диаметром более 50 мм) нарушенные (деградированные) наклонные грунтовые поверхности (нарушенные участки 2 склона) в направлении размотки рулона.

Полотна 1 биомата в обязательном порядке соединяют между собой внахлест от 10 до 15 см, а также с поверхностью нарушенного участка 2 склона при помощи соединительных армирующих приспособлений 9, которыми могут служить, например, колышки, вяжущий проникающий раствор и т.д.

После укладки полотен 1 биомата обязательно осуществляют их увлажнение из расчета не менее 100 м³ воды на 1 га (10 л/м²). С целью ускорения появления всходов желательно обеспечить регулярный полив до появления травостоя. Объем полива целесообразно корректировать исходя из климатических и погодных условий.

После закрепления полотен 1 биомата между собой и с укрепляемой поверхностью, на поверхности полотен 1 биомата производят установку синтетических желобов 3 и водостоков 4 с целью отвода концентрируемого в желобах 3 объема воды в нижележащие уровни склона (см. фиг. 1-3). Желоба 3 и водостоки 4 выполнены из пластика (например, поливинилхлорид (ПВХ)). Синтетические желоба 3 устанавливают параллельно друг под другом, причем указанные желоба 3 соединены между собой указанными водостоками 4, расстояние D между указанными желобами в поперечном направлении составляет 2 метра (см. фиг. 4). Указанные синтетические желоба 3 закрепляются на поверхности полотен 1 биомата металлическими скобами длиной более 1 м. Использование синтетических желобов 3 способствует снижению размывающей скорости воды и ее организованный сток в нижележащие горизонты. Далее выполняют установку нижележащего приемного желоба 5 (фиг. 1-3), установленного в нижней части укрепляемого склона, куда стекает весь поток жидкости с закрепленных на поверхности полотен 1 биомата желобов 3 и водостоков 4.

С определенной периодичностью (один раз в 2-3 года) необходимо производить очистку желобов 3 от возможного смыва частиц грунта, пыли, мусора.

В течение 1-2 лет из травосмеси, входящей в состав полотен 1 биомата, образуется устойчивый (многолетний) травостой с развитой корневой системой, которая, проникая глубоко в почву, будет связывать грунт и образовывать дернину, обладающую высокой механической прочностью. Это, в свою очередь, будет надежно защищать почву от проявления опасных эрозионных процессов.

Предлагаемый способ позволяет предотвратить разрушение и обеспечить восстановление слабо устойчивых или нарушенных склонов с крутизной более 45° (а в некоторых случаях - более 70°). Данная задача актуальна для условий Крайнего Севера с уязвимыми грунтами.

В результате реализации данного способа достигается состояние, способствующее предотвращению разрушения и восстановлению слабо устойчивых или нарушенных склонов высокой крутизны (более 45°).