RU2223360C2

RU2223360C2 - Antierosion cover

Info

Publication number: RU2223360C2
Application number: RU2001133779/13A
Authority: RU
Inventors: Н.Ф. Щепин; М.Д. Акульшин
Original assignee: Щепин Николай Федорович; Акульшин Михаил Дмитриевич
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2004-02-10

Abstract

FIELD: hydraulic engineering. SUBSTANCE: invention refers to equipment protecting banks and slopes from destruction by water currents, it can find use in road building, hydraulic engineering and ameliorative construction, in laying of main pipe-lines on slopes. Cover comes in the form of carpet of strips of reinforced elastomer material put up-edge, bent many times in opposite directions and joined in bending points by means of bands or clamps of elastomer material in staggered order with formation of links with two adjacent strips. In working position cover is pulled apart sideways to strips to form multiple combination of rhomb-like cells, in transportation position cover is assembled in long length package. EFFECT: protection of ground surface against wash-out by structure that can be easily adapted to ground surface and requires minimal mounting operations. 7 dwg

Description

Изобретение относится к области работ по защите от эрозии грунтовых берегов, склонов, откосов при гидротехническом, дорожном и мелиоративном строительстве, а также к строительству магистральных трубопроводов на откосе. The invention relates to the field of work to protect against erosion of soil banks, slopes, slopes during hydraulic, road and land reclamation construction, as well as to the construction of trunk pipelines on a slope.

Известно защитное покрытие откоса, состоящее из укрупненного блока, образованного изогнутым гибким плоским армирующим элементом, выполненным в плане в виде каплеобразных ячеек, смежные из которых изогнуты в противоположные стороны и установлены в шахматном порядке через равные расстояния гибкого плоского элемента, при этом ячейки скреплены в местах соприкосновения смежных стенок плоского элемента (SU а.с. 1469008 А1, Е 02 В 3/12). A protective slope coating is known, consisting of an enlarged block formed by a curved flexible flat reinforcing element made in the form of droplet-shaped cells adjacent to which are curved in opposite directions and staggered through equal distances of the flexible flat element, while the cells are fastened in places the contact of adjacent walls of the flat element (SU A.S. 1469008 A1, E 02 B 3/12).

Недостатком известного защитного покрытия откоса является то, что конструкция его устройства неравнопрочна относительно всех его элементов: скрепление смежных ячеек по прочности намного уступает прочности на растяжения плоского гибкого элемента; поэтому прочность на растяжение блока, вдоль его продольной оси, в целом значительно меньше прочности на растяжение упругой гибкой плоской ленты, из которой изготовлен блок. При случайных подвижках отдельного участка блока относительно остальных участков, что возможно при оползнях, при наползании на берег льда в условиях ледохода и подъема уровня воды в русле мелиоративного канала или реки, блок может подвергнуться воздействию растягивающего усилия вдоль его оси. Картина нагружения мест скрепления смежных ячеек блока в местах соприкосновения смежных стенок плоской ленты в этом случае полностью соответствует картине нагружения при "раздирании или расщеплении" мест соединения внахлест двух плоских гибких элементов. Усилие, потребное для осуществления этого "раздирания или расщепления" места соединения внахлест, практически всегда, как известно, значительно меньше, чем расчетное усилие, потребное для разрыва растяжением плоского гибкого элемента. Очевидно, что скрепления смежных ячеек в местах соприкосновения смежных стенок плоского элемента склеиванием или соединением металлическими скрепками, а тем более торцевыми пазами не выдержит нагрузки и разрушится. Блок на участке расстяжения вытянется, потеряет свою геометрическую форму и преждевременно прекратит выполнять функцию защиты откоса. A disadvantage of the known protective coating of the slope is that the design of its device is unequal with respect to all its elements: the bonding of adjacent cells in strength is much inferior to the tensile strength of a flat flexible element; therefore, the tensile strength of the block, along its longitudinal axis, is generally significantly less than the tensile strength of the elastic flexible flat tape of which the block is made. In case of random movements of a separate section of the block relative to the remaining sections, which is possible with landslides, when crawling onto the shore of ice in the conditions of ice drift and rising water levels in the channel of the drainage channel or river, the block may be subjected to tensile forces along its axis. In this case, the loading pattern of the bonding points of adjacent block cells at the contact points of the adjacent walls of the flat ribbon fully corresponds to the loading pattern when the joints are lapped or split in the overlap of two flat flexible elements. The force required to effect this “tearing or splitting” of the lap joint is almost always known to be significantly less than the calculated force required to break by stretching a flat flexible element. Obviously, the bonding of adjacent cells at the contact points of adjacent walls of a flat element by gluing or joining metal clips, and even more so with end slots, will not withstand the load and will collapse. The block on the stretch stretches, loses its geometric shape and prematurely ceases to fulfill the function of protecting the slope.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является прослойка противоскольжения при берегоукреплении, содержащая ковер из установленной на ребро и многократно изогнутой в противоположные стороны полосы эластомера, армированного текстильной нитью, и расположенные в шахматном порядке точечные крепления изогнутых участков полосы, включающий дополнительные установленные на ребро полосы эластомера, а крепления каждой полосы образуют ее связи с двумя соседними полосами, при этом ковер в рабочем, имеющие изогнутые участки, положении образует поперечно растянутый объемный блок с ромбовидными ячейками, а в транспортном положении - продольно растянутый беззазорный пакет, причем полосы выполнены из кромочных отрезков транспортерной ленты, а точечное крепление полос выполнено на скрепках, заклепках или на клею, либо посредством колец (RU а.с. 2005840 С1, Е 02 В 3/12). Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved results is an anti-skid layer during bank protection, containing a carpet from an elastomer strip reinforced with textile thread installed on a rib and repeatedly curved in opposite directions, and staggered point fastenings of curved strip sections, including additional ones mounted on the rib of the strip of elastomer, and the fastenings of each strip form its connection with two adjacent strips, while the carpet in the working forming curved sections, the position is formed by a transversely stretched volumetric block with diamond-shaped cells, and in the transport position, a longitudinally stretched gap-free package, the strips being made of edge segments of the conveyor belt, and the point fastening of the strips made on staples, rivets or glue, or through rings ( RU A.S. 2005840 C1, E 02 B 3/12).

Недостатком прослойки противоскольжения является то, что конструкция прослойки неравнопрочна относительно всех ее элементов, в частности точечные крепления полос менее прочны, чем полоса, поэтому при случайных подвижках участков ковра относительно остальных участков, что возможно при оползнях или наползании льдин в условиях ледохода, может произойти разрушение под воздействием усилия, возникающего при подвижке участка ковра, креплений полос на скрепках, заклепках, клею или кольцах, что вызовет преждевременное разрушение геометрической структуры и выход из строя берегоукрепления. Разрушение точечных креплений на скрепках, заклепках или клею аналогично разрушению соединения двух гибких полос внахлест, приложением усилий на "раздирание или расщепление" соединения, при этом усилие, потребное для "раздирания и расщепления", значительно меньше, как известно, чем усилие, рассчитанное на разрыв полосы. Необходимо также отметить, что полоса в местах крепления на скрепках или заклепках ослаблена отверстиями под скрепы или заклепки, что ведет к снижению ее прочности в этом месте. Разрушение крепления посредством колец произойдет за счет неравномерного распределения нагрузки полосы в месте крепления. Это объясняется следующим образом. Кольцо, согласно "Словаря русского языка" С.И.Ожегова (Москва 1987 г.), представляет собой предмет в форме окружности, в технике этим словом обозначается деталь из стержня, замкнутого по окружности, если нет поясняющих определений типа: плоское, овальное и т.п., причем сечение стержня может быть самой различной формы: круглой, квадратной и т.п. Максимальный размер сечения стержня, как минимум, на порядок меньше внутреннего диаметра окружности. Материалом в этом случае наиболее реально может быть металл. Поэтому, учитывая ширину и толщину полосы ковра 10 см и 0,8-1,5 см, можно сделать вывод, что диаметр стержня кольца равен или меньше толщины полосы. При сдвиге участка ковра усилия, раздвигающие полосы друг от друга, передаются через кольца, которые расположены поперек полосы. Нагрузка от кольца на полосу передается неравномерно. Значительная ее доля приходится на края полосы. Всю нагрузку воспринимает часть сечения полосы, т.е. фактически полоса в этом месте ослаблена (см. фиг. 1. Показано сопряжение полос 1¹ и кольца 2¹ в самом начале нагружения). Напряжение в этих участках значительно превышает допустимый расчетный уровень, что приводит к разрушению полосы. Необходимо также учесть фактор, способствующий в значительной мере ослаблению полосы в месте контакта с кольцом и снижению величины разрушающего усилия, заключающийся в следующем: (см. фиг.2) при значительном усилии, преодолевающем изгибную жесткость полосы 1¹, последняя перегибается относительно стержня кольца 2¹ с радиусом перегиба, равным радиусу стержня 2¹ или половине толщины полосы 1¹, при этом во внешних растянутых слоях 3¹ эластомера образуются, при таком запредельном перегибе, разрывы 4¹, тем более вероятные, чем больше в эластомере микротрещин, образующихся в нем не только при длительном хранении или употреблении полосы 1¹, так как полосы 1¹ нарезаются в основном из бывшего в длительном употреблении и непригодного к дальнейшей эксплуатации по основному назначению материала, например из старых конвейерных лент, но и при их изготовлении прессовкой на заводе. Разрывы 4¹ открывают по всей ширине полосы 1¹ доступ к армирующему слою 5¹ для воздействия на него природно-климатических и техногенных факторов грунта; через некоторое время слой 5¹ разрушается и тем значительно ослабляет полосу 1¹, ускоряя разрушение полосы 1¹ и ковра в целом.The disadvantage of the anti-skid layer is that the structure of the layer is unequal with respect to all its elements, in particular the point fastenings of the strips are less strong than the strip, therefore, with random movements of carpet sections relative to other sections, which is possible with landslides or crawling of ice in ice conditions, destruction can occur under the influence of the force arising from the movement of the carpet section, the fastening of strips on paper clips, rivets, glue or rings, which will cause premature destruction of the geometric th structure and failure of coast protection. The destruction of the point fasteners on paper clips, rivets or glue is similar to the destruction of the connection of two flexible overlapping strips, the application of forces to “tear or split” the connection, while the force required to “tear and split” is much less, as is known, than the force calculated for band break. It should also be noted that the strip at the fastening points on the clips or rivets is weakened by the holes for the clips or rivets, which leads to a decrease in its strength in this place. The destruction of the fastening by means of rings will occur due to the uneven distribution of the load of the strip at the fastening point. This is explained as follows. The ring, according to the "Dictionary of the Russian Language" by S. I. Ozhegov (Moscow 1987), is an object in the form of a circle, in the technique this word denotes a part from a rod closed in a circle, if there are no explanatory definitions of the type: flat, oval and etc., moreover, the cross section of the rod can be of very different shapes: round, square, etc. The maximum size of the cross section of the rod is at least an order of magnitude smaller than the inner diameter of the circle. The material in this case can most likely be metal. Therefore, given the width and thickness of the carpet strip 10 cm and 0.8-1.5 cm, we can conclude that the diameter of the core of the ring is equal to or less than the thickness of the strip. When the carpet section is shifted, the forces pushing the strips apart from each other are transmitted through rings that are located across the strip. The load from the ring to the strip is transmitted unevenly. A significant proportion of it falls on the edges of the strip. The whole load is perceived by a part of the strip section, i.e. in fact, the strip at this place is weakened (see Fig. 1. The pairing of bands 1 ¹ and rings 2 ¹ is shown at the very beginning of loading). The voltage in these areas significantly exceeds the permissible design level, which leads to the destruction of the strip. It is also necessary to take into account a factor that contributes significantly to the weakening of the strip at the point of contact with the ring and to a decrease in the breaking force, which consists in the following: (see FIG. 2) with significant force that overcomes the bending stiffness of the strip 1 ¹ , the latter bends relative to the core of the ring 2 ¹ with a bend radius equal to the radius rod 2 or ^one half the thickness of the strip 1 ^1, wherein in the outer layers of the stretched elastomer formed on March ^1, in such over-limit bend, discontinuities April ^1, the more likely, the more elastoma e microcracks formed therein not only during prolonged storage or use of strip 1 ^1, since the band 1 ¹ Cut mostly from the former in prolonged use and unsuitable for further use at the main purpose of the material, for example from old conveyor belts, but also at their production by pressing at the factory. Gaps 4 ¹ open across the entire width of the strip 1 ¹ access to the reinforcing layer 5 ¹ for exposure to natural-climatic and technogenic factors of the soil; after some time, the layer 5 ^{1 is} destroyed and thereby significantly weakens the strip 1 ¹ , accelerating the destruction of the strip 1 ¹ and the carpet as a whole.

Технической задачей изобретения является создание покрытия антиэрозионного, конструкция которого равнопрочна относительно всех его элементов как полосы, так и скрепления. An object of the invention is to provide an anti-erosion coating, the construction of which is equally strong with respect to all its elements, both strips and fasteners.

Техническая задача решается тем, что покрытие антиэрозионное, содержащее ковер из установленных на ребро и многократно изогнутых в противоположные стороны полос эластомера, армированного текстильной нитью, волокнами, металлотросом или тканью, в том числе кромочных отрезков транспортерной (конвейерной) ленты, и расположенные в шахматном порядке скрепления изогнутых участков полос, образующие связь каждой полосы с двумя соседними, при этом ковер в рабочем, поперечно полос, развернутом положении имеет ромбовидные ячейки, а в транспортном образует продольно растянутый беззазорный пакет, согласно изобретению имеет скрепления изогнутых участков полос, выполненных из эластомерной армированной ленты в виде многослойного бандажа со скрепленными концами или хомута со скрепленными сшивкой или скрепками концами. The technical problem is solved by the fact that the coating is anti-erosion, containing a carpet of elastomer bands reinforced with textile thread, fibers, metal wire or fabric, which are installed on a rib and are repeatedly bent to opposite sides, including edge sections of a conveyor (conveyor) belt, and staggered fastening the curved sections of the strips, forming a connection of each strip with two neighboring ones, while the carpet in the working, transverse to the stripes, unfolded position has diamond-shaped cells, and in the transport forms a longitudinally stretched gap-free package, according to the invention has fastenings of curved sections of strips made of reinforced elastomeric tape in the form of a multilayer brace with fastened ends or a clamp with fastened stitching or staple ends.

Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

Фиг.1 - показано сопряжение полос и кольца в начале нагружения. Figure 1 - shows the pairing of strips and rings at the beginning of loading.

Фиг.2 - показан перегиб полосы о стержень кольца. Figure 2 - shows the kink of the strip about the core of the ring.

Фиг.3 - сечение А-А вдоль полос в месте бандажа. Figure 3 - section aa along the stripes in place of the bandage.

Фиг. 4 - ковер в развернутом вдоль берега, склона, ската в рабочем положении. FIG. 4 - carpet in the unfolded along the coast, slope, slope in the working position.

Фиг.5 - ковер в транспортном сложенном состоянии. Figure 5 - carpet in a folded state.

Фиг.6 - сечение Б-Б по бандажу с полосами. 6 is a section bB on the bandage with stripes.

Фиг.7 - сечение Б-Б по хомуту с полосами. Fig.7 is a section bB on the clamp with stripes.

Покрытие антиэрозионное состоит из полос 1, поставленных на ребро и многократно изогнутых в разные стороны. Полосы 1 выполнены из эластомера, армированного текстильной нитью, волокном, тканью или металлотросом, например из бывшей в употреблении конвейерной ленты. В местах изгиба полос 1 установлены скрепления-бандажи 2, выполненные намоткой в несколько слоев эластомерной армированной ленты 3 и скрепленными сшивкой или скрепками 4 концами. Скрепления-бандажи 2 расположены в шахматном порядке и образуют соединение каждой полосы 1 с двумя соседними полосами 1. Anti-erosion coating consists of strips 1, placed on the edge and repeatedly bent in different directions. Strips 1 are made of elastomer reinforced with textile thread, fiber, fabric or metal cable, for example from a used conveyor belt. In the places of bending of the strips 1, fastening-bandages 2 are installed, made by winding in several layers of an elastomeric reinforced tape 3 and fastened by stitching or staples with 4 ends. The fastening-bandages 2 are staggered and form a connection of each strip 1 with two adjacent stripes 1.

В рабочем положении покрытие раздвинуто поперек полос 1 с образованием ковра ромбовидных ячеек 5, в транспортном сложено в плотный пакет полос 1 и бандажами 2. Как вариант крепление выполняется в виде хомута 6 из эластомерной армированной ленты 3 со скрепленными скрепками 4 концами. In the working position, the coating is spread across the strips 1 with the formation of a carpet of diamond-shaped cells 5, in the transport folded into a tight package of strips 1 and bandages 2. As an option, the fastening is made in the form of a clamp 6 from an elastomeric reinforced tape 3 with fastened staples 4 ends.

Работа покрытия антиэрозионного происходит следующим образом. The operation of the anti-erosion coating is as follows.

Покрытие раскладывается вдоль берега, склона, откоса и раздвигается в поперечном, относительно полос 1, направлении с образованием ковра ромбовидных ячеек 5. Ячейки 5 заполняются насыпным грунтом, который утрамбовывают. Установка полос 1 на ребро создает препятствие для уноса грунта из ячеек 5 поверхностными водными потоками по склонам, откосам и берегам. Также предотвращается унос грунта из ячеек 5 потоком откатной берегам. Также предотвращается унос грунта из ячеек 5 потоком откатной волны воды на берегах рек, мелиоративных каналов. Полосы 1, установленные на ребро, способствуют сцеплению покрытия с поверхностью подстилающего грунта. Таким образом происходит укрепление и защита поверхности берега, склона, откоса от эрозии (размыва) водными потоками. В случае локального оползня или наползании льдины на берег, возможна подвижка части покрытия относительно других частей, при этом полосы 1 натягиваются и усилия от одних полос 1 к другим передаются бандажами 2. За счет упругости бандажа 2 из эластомерной армированной ленты 3 нагрузка на полосу 1 распределяется равномерно по всей ее ширине, радиус изгиба полосы 1 при этом определяется шириной бандажа 2-L и его упругостью, и заведомо достигает больших величин относительно толщины полосы 1; изгиб полосы 1 плавный, нет резких запредельных перегибов полосы 1, поэтому нет условий для раскрытия микротрещин на растянутой стороне полосы 1. Бандаж 2 рассчитывается на ту же величину нагрузки на разрыв, что и полосы 1, при этом из условия обеспечения необходимой величины прочности подбирается расчетное количество слоев ленты 3 и ее ширина - L, которые также определяют радиус изгиба полосы 1. Таким образом обеспечивается равнопрочность покрытия относительно всех его элементов: полосы 1 и скрепления-бандажи 2 и предотвращается преждевременный выход из строя покрытия. В ленте 3 бандажа 2 в местах ее перегиба на углах полосы 1 при значительных нагрузках возможны предельные радиусы изгиба. Вероятные раскрытые микротрещины на растянутой стороне ленты 3 в первом внутреннем слое закрываются от воздействия внешней среды последующим слоем ленты 3. The coating is laid out along the coast, slope, slope and extends in the transverse, relative to the strip 1, direction with the formation of a carpet of diamond-shaped cells 5. Cells 5 are filled with bulk soil, which is compacted. The installation of strips 1 on the rib creates an obstacle for the entrainment of soil from cells 5 by surface water flows along slopes, slopes and shores. The ablation of soil from cells 5 is also prevented by the flow of the rolling coast. The ablation of soil from cells 5 is also prevented by the flow of a retreating wave of water on the banks of rivers and reclamation canals. Strips 1 mounted on a rib facilitate adhesion of the coating to the surface of the underlying soil. Thus, strengthening and protection of the shore surface, slope, slope from erosion (erosion) by water flows. In the case of a local landslide or crawl of ice onto the shore, a part of the coating can move relative to other parts, while bands 1 are stretched and forces from one strip 1 to another are transmitted by bandages 2. Due to the elasticity of the bandage 2 from the elastomeric reinforced tape 3, the load on strip 1 is distributed uniformly over its entire width, the bending radius of strip 1 is determined by the width of the 2-L band and its elasticity, and obviously reaches large values relative to the thickness of strip 1; the bend of strip 1 is smooth, there are no sharp transcendent bends of strip 1, therefore there are no conditions for the opening of microcracks on the stretched side of strip 1. Bandage 2 is calculated for the same tensile load as strip 1, while the calculated the number of layers of the tape 3 and its width is L, which also determine the bending radius of the strip 1. In this way, the coating is equally stable with respect to all its elements: strip 1 and bond-banding 2 and premature the first failure of the coating. In the tape 3 of the bandage 2 in the places of its bend at the corners of the strip 1 with significant loads, the limiting bending radii are possible. Probable open microcracks on the stretched side of the tape 3 in the first inner layer are closed from the external environment by the subsequent layer of the tape 3.

Практически покрытие применяется на уклонах до 30^o к горизонтали, но на уклонах, где исключены оползневые явления и надвижки льдин во время ледохода, возможно применение, в целях экономии материалов, средств, труда, хомутов 6 из той же ленты 3 в один слой со скреплением концов сшивкой или скрепками. В этом случае расчетная прочность хомута 6 обеспечивается подбором ширины ленты 3-L. Необходимости в защите хомута 6 последующим слоем ленты 3 как в бандаже 2 нет, поскольку хомут 6 выполняет роль кинематической связи и практически не нагружается.Practically, the coating is applied on slopes up to 30 ^o to the horizontal, but on slopes where landslide phenomena and slip of ice during the ice are excluded, it is possible to use, in order to save materials, money, labor, clamps 6 from the same tape 3 in one layer with fastening stitches or staples. In this case, the calculated strength of the clamp 6 is provided by the selection of the width of the tape 3-L. There is no need to protect the clamp 6 with a subsequent layer of tape 3 as in the band 2, since the clamp 6 acts as a kinematic connection and is practically not loaded.

Применение изобретения позволит осуществлять защиту поверхности грунта от эрозии (размыва) конструкцией высокой индустриальной готовности, легко адаптируемой к профилю поверхности грунта, надежной, долговечной, требующей минимум монтажных работ и экономичной. The application of the invention will protect the soil surface from erosion (erosion) by a high industrial readiness design that is easily adaptable to the soil surface profile, reliable, durable, requiring a minimum of installation work and economical.

Claims

Anti-erosion coating, comprising a carpet of elastomer bands reinforced with textile thread or fiber or metal cable or fabric, which are mounted on a rib and are repeatedly bent to opposite sides, including metal cable or fabric, including the edge sections of a conveyor (conveyor) belt and staggered fastening of the curved sections of the bands forming the connection of each strip with two connections, while the carpet in the working transversely stripes unfolded position has diamond-shaped cells, and in the transport forms a longitudinal uty clearance-free package, characterized in that the fastening of curved portions are made of elastomeric strips reinforced tape as a multilayer shroud staple ends or in the form of a collar with a crosslinking bonded or clipped ends.