RU2381328C1 - Pipe culvert under banked earth in conditions of northern climatic building zone and operation method thereof - Google Patents
Pipe culvert under banked earth in conditions of northern climatic building zone and operation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381328C1 RU2381328C1 RU2009101504/03A RU2009101504A RU2381328C1 RU 2381328 C1 RU2381328 C1 RU 2381328C1 RU 2009101504/03 A RU2009101504/03 A RU 2009101504/03A RU 2009101504 A RU2009101504 A RU 2009101504A RU 2381328 C1 RU2381328 C1 RU 2381328C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- culvert
- ice
- pipe
- cavity
- snow
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении водопропускных труб под насыпями в условиях северной строительно-климатической зоны при наличии наледей и/или сильного снегопереноса.The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of culverts under embankments in the northern climatic zone in the presence of frost and / or severe snow transfer.
Известна водопропускная труба под насыпью в условиях северной строительно-климатической зоны с двумя расположенными один над другим каналами. При этом нижний канал (дополнительный) предназначен для пропуска грунтовой воды, способной образовать в верхнем (основном) канале наледь, и этот нижний канал может быть заполнен фильтрующим грунтом [1].Known culvert under the embankment in the northern climatic zone with two channels located one above the other. At the same time, the lower channel (additional) is designed to pass ground water, which can form ice in the upper (main) channel, and this lower channel can be filled with filtering soil [1].
Недостатком такой водопропускной трубы под насыпью являются высокие затраты на создание двухъярусной бетонной трубы. При этом выполнение нижнего канала под днищем верхнего канала не технологично, а его близость к полости верхнего канала при отрицательных температурах воздуха может привести к промерзанию нижнего канала, что усложняет эксплуатацию водопропускного сооружения [2]. Дополнительно водопропускная труба не защищена от полного заполнения ее полости снегом, прежде всего на входе.The disadvantage of such a culvert under the embankment is the high cost of creating a two-tiered concrete pipe. Moreover, the implementation of the lower channel under the bottom of the upper channel is not technologically advanced, and its proximity to the cavity of the upper channel at negative air temperatures can lead to freezing of the lower channel, which complicates the operation of the culvert [2]. Additionally, the culvert is not protected from full filling of its cavity with snow, especially at the entrance.
Известна двухъярусная водопропускная труба под насыпью, которая выполняется из прямоугольных звеньев, при этом между верхним и нижним ярусами в звеньях выполнены отверстия. При эксплуатации, по меньшей мере, часть полости верхнего яруса остается свободной. Вода весеннего стока осуществляет термоэрозионное разрушение наледи сначала в верхней полости, а затем в нижней полости [3, стр.25-28, п.4.5, рис.10].Known two-tier culvert under the embankment, which is made of rectangular links, while between the upper and lower tiers of the holes made holes. During operation, at least part of the cavity of the upper tier remains free. Spring runoff water thermoerosively destroys ice, first in the upper cavity, and then in the lower cavity [3, pp. 25-28, item 4.5, fig. 10].
Такая водопропускная труба эффективно работает в глубоких логах и наледях большой толщины, однако ее выполнение связано с высокими затратами.Such a culvert effectively works in deep logs and ice of great thickness, but its implementation is associated with high costs.
Известна водопропускная труба под насыпью, которая с обоих торцов (оголовков) закрыта крупными включениями дренирующего материала [4]. В такой водопропускной трубе входной оголовок может быть выполнен в виде дополнительной трубы, снабженной впускными отверстиями, размещенной в фильтрующем массиве и расположенной соосно с основной трубой [5] или поперек основной трубы [6].Known culvert under the embankment, which is closed at both ends (heads) by large inclusions of draining material [4]. In such a culvert, the inlet head can be made in the form of an additional pipe equipped with inlets, located in the filtering array and located coaxially with the main pipe [5] or across the main pipe [6].
Фильтрующий массив защищает полость водопропускной трубы от заноса снегом в зимний период и за счет конвекции холодного воздуха способствует сохранению мерзлоты в основании. Однако пропускная способность таких водопропускных труб чрезмерно ограничена, а фильтрующий массив не защищает их от наледи, что сужает область использования таких труб.The filtering array protects the cavity of the culvert from snow drift in winter and, due to the convection of cold air, contributes to the preservation of permafrost in the base. However, the throughput of such culverts is excessively limited, and the filtering array does not protect them from ice, which narrows the scope of use of such pipes.
Известен способ эксплуатации водопропускной трубы под насыпью в условиях северной строительно-климатической зоны, включающий изучение наледных процессов на водотоке перед водопропускной трубой и строительство противоналедных сооружений, направленных на безналедный пропуск водотока и/или задержание наледей выше водопропускной трубы (валы, диафрагмы, заборы, мерзлотные пояса и др.). При этом в течение всего срока эксплуатации водопропускной трубы проводят мероприятия по борьбе с наледями [3, стр.24-51].A known method of operating a culvert under an embankment in the northern climatic zone, including the study of ice processes on a watercourse in front of the culvert and the construction of anti-ice structures aimed at the uncontrolled passage of the watercourse and / or the retention of ice above the culvert (shafts, diaphragms, fences, permafrost belts, etc.). Moreover, throughout the life of the culvert, measures are taken to combat icing [3, p.24-51].
Недостатком такого способа эксплуатации являются высокие затраты на строительство известных противоналедных сооружений и на проведение известных эксплуатационных мероприятий.The disadvantage of this method of operation is the high cost of the construction of known anti-theft facilities and the implementation of known operational measures.
Известна водопропускная труба под насыпью в условиях северной строительно-климатической зоны, входной оголовок которой снабжен защитным козырьком (заслонкой), обеспечивающим в холодный период года (т.е. зимний) сохранение у потолка водопропускной трубы от защитного козырька до выходного оголовка полости, свободной от наледи (то же: льда) и/или снега. Весной защитный козырек снимается, и весенний сток происходит сначала в верхней части трубы, а затем по мере таяния наледи опускается ниже, вплоть до полного оттаивания массива наледи в трубе, выполняя этим функцию защиты водопропускной трубы от закупорки наледью [7].There is a known culvert under the embankment in the northern climatic zone, the inlet head of which is equipped with a protective visor (flap), which ensures in the cold season (i.e. winter) that the culvert from the ceiling is protected from the protective visor to the outlet head of the cavity free of ice (the same: ice) and / or snow. In spring, the protective visor is removed, and the spring runoff occurs first in the upper part of the pipe, and then, as the ice melts, it drops lower, until the ice block in the pipe is completely thawed, thereby fulfilling the function of protecting the culvert from frost blocking [7].
При установке защитный козырек должен быть снабжен надежным уплотнением, а при снятии вмороженный защитный козырек сначала должен быть освобожден от наледи. Дополнительно, в начальный весенний период таяние наледи происходит медленно, поэтому водопроводящая труба может не успеть освободиться полностью от наледи к моменту прохождения пика паводка на водотоке. Все это усложняет эксплуатацию водопропускной трубы и снижает ее эксплуатационную надежность.During installation, the protective visor must be equipped with a reliable seal, and when removed, the frosted protective visor must first be free of ice. Additionally, in the initial spring, ice melting is slow, so the water supply pipe may not have time to completely free itself from the ice by the time the peak of the flood passes through the watercourse. All this complicates the operation of the culvert and reduces its operational reliability.
Известен способ эксплуатации водопропускной трубы под насыпью в условиях северной строительно-климатической зоны, включающий установку у потолка водопропускной трубы металлической трубы малого диаметра, концы которой через оголовки водопропускной трубы выводят выше прогнозируемого уровня наледи и/или снега, а их торцы снабжают заглушками. В случае полной закупорки водопропускной трубы наледью по этим металлическим трубам весной подается пар, что обеспечивает своевременное образование вокруг металлической трубы начального водопропускного канала [3, стр.50-51, п.6.11, рис.19].A known method of operating a culvert under an embankment in the northern climatic zone is to install a small diameter metal pipe near the culvert ceiling, the ends of which are led above the predicted level of ice and / or snow through the ends of the culvert, and their ends are provided with plugs. In the event of a complete blockage of the culvert through ice, steam is supplied through these metal pipes in the spring, which ensures timely formation of the initial culvert around the metal pipe [3, p. 50-51, p. 6.11, Fig. 19].
Однако размеры этого начального канала могут оказаться недостаточными, а использование парообразователя усложняет эксплуатацию участка дороги.However, the size of this initial channel may be insufficient, and the use of a steam generator complicates the operation of the road section.
Задача, на решение которой направлены заявляемые водопропускная труба под насыпью в условиях северной строительно-климатической зоны и способ ее эксплуатации, заключается в экономии средств и повышении эксплуатационной надежности водопропускной трубы.The problem, which is claimed by the claimed culvert under the embankment in the northern climatic zone and the method of its operation, is to save money and increase the operational reliability of the culvert.
Единым техническим результатом, достигаемом при осуществлении заявляемой группы изобретений, является упрощение эксплуатации водопропускной трубы при наличии наледи и/или сильного снегопереноса.A single technical result achieved in the implementation of the claimed group of inventions is to simplify the operation of the culvert in the presence of ice and / or severe snow transfer.
Указанный технический результат достигается тем, что водопропускная труба под насыпью в условиях северной строительно-климатической зоны включает входной оголовок, который снабжен защитным козырьком, обеспечивающим в холодный период года сохранение у потолка водопропускной трубы от козырька до выходного оголовка полости, свободной от наледи и/или снега, при этом непосредственно перед защитным козырьком установлена металлическая труба, нижний конец которой огибает защитный козырек и гидравлически сообщен с верхней частью полости водопропускной трубы, а верхний конец металлической трубы возвышается над прогнозируемой поверхностью наледи и/или снега и снабжен двумя металлическими ребрами, каждое из которых имеет вид вертикально расположенной пластины, обращенной боковой поверхностью на юг.The specified technical result is achieved by the fact that the culvert under the embankment in the northern climatic zone includes an inlet head, which is equipped with a protective visor, which ensures that in the cold season the culvert is preserved from the peak to the outlet head of the cavity free of frost and / or snow, in this case, directly in front of the protective visor, a metal pipe is installed, the lower end of which surrounds the protective visor and is hydraulically connected with the upper part of the cavity opropusknoy pipe and the upper end of the metal tube rises above the projected surface of ice and / or snow, and is provided with two metal edges, each of which has the form of vertically extending plates facing side surface to the South.
Дополнительно:Additionally:
- входной оголовок выполнен коридорного типа и непосредственно перед водопропускной трубой снабжен перекрытием, которое расположено выше потолка водопропускной трубы, а защитный козырек прикреплен к перекрытию на входе и образует под перекрытием полость, гидравлически сообщенную с верхней частью полости водопропускной трубой;- the inlet head is of the corridor type and immediately before the culvert it is provided with a ceiling that is located above the ceiling of the culvert, and the protective visor is attached to the ceiling at the entrance and forms a cavity under the ceiling that is hydraulically connected to the upper part of the cavity of the culvert;
- входной оголовок может содержать трубчатое звено более высокое, чем звенья водопропускной трубы, при этом защитный козырек прикреплен к этому трубчатому звену на входе и образует внутри трубчатого звена полость, гидравлически сообщенную с верхней частью полости водопропускной трубой;- the inlet head may contain a tubular link higher than the links of the culvert, while the protective visor is attached to this tubular link at the inlet and forms a cavity inside the tubular link hydraulically connected to the upper part of the cavity of the culvert;
- металлическая труба установлена с наклоном 5-15 градусов на север;- a metal pipe is installed with a slope of 5-15 degrees to the north;
- коэффициент поглощения солнечной радиации пластины ρ≥0,8;- the absorption coefficient of solar radiation of the plate ρ≥0.8;
- две пластины выполнены в виде одного цельного листа;- two plates are made in the form of one solid sheet;
- пластина окрашена темно-красной краской.- the plate is painted in dark red paint.
Именно снабжение входного оголовка защитным козырьком и металлической трубой с металлическими ребрами по вышеуказанным правилам позволяет в первые весенние дни теплом солнечной радиации, воспринимаемым металлическими ребрами и передаваемым по металлической трубе через наледь и/или снег под защитный козырек, создать непрерывный талый канал вокруг металлической трубы и обеспечить достижение вышеуказанного технического результата.It is the supply of the input head with a protective visor and a metal pipe with metal fins according to the above rules that in the first spring days, the heat of solar radiation, perceived by the metal fins and transmitted through the metal pipe through the ice and / or snow under the protective visor, creates a continuous melt channel around the metal pipe and ensure the achievement of the above technical result.
Указанный технический результат достигается так же тем, что в способе эксплуатации водопропускной трубы под насыпью в условиях северной строительно-климатической зоны, снабженной на входе защитным козырьком и установленной непосредственно перед защитным козырьком металлической трубой, нижний конец которой гидравлически сообщен с верхней частью полости водопропускной трубы, а верхний конец возвышается над прогнозируемой поверхностью наледи и/или снега, согласно изобретению с наступлением теплого периода года после начала таяния снега в металлическую трубу помещают в заданном количестве негашеную известь и производят ее гашение водой до образования в наледи и/или снегу вокруг металлической трубы непрерывного талого канала и его гидравлического сообщения у потолка водопропускной трубы с полостью, свободной от наледи и/или снега. В металлическую трубу помещают поваренную соль и добавляют воду, преимущественно горячую.The specified technical result is also achieved by the fact that in the method of operating the culvert under the embankment in the northern climatic zone, equipped with a protective visor at the inlet and installed directly in front of the protective visor with a metal pipe, the lower end of which is hydraulically connected to the upper part of the culvert cavity, and the upper end rises above the predicted surface of ice and / or snow, according to the invention with the onset of the warm period of the year after the start of melting ha in a metal tube was placed in a predetermined amount of quicklime and produce its quenching in water to form ice and / or snow around the metal pipe unfrozen continuous channel and in fluid communication with the culvert ceiling cavity free of ice and / or snow. Salt is placed in a metal pipe and water, mainly hot, is added.
Именно прогрев металлической трубы экзотермической реакцией гашения извести, проходящей непосредственно в нижней части полости металлической трубы, в существенной мере способствует достижению вышеуказанного технического результата.It is the heating of a metal pipe by the exothermic quenching of lime that takes place directly in the lower part of the cavity of the metal pipe that significantly contributes to the achievement of the above technical result.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявляемой водопропускной трубы под насыпью в условиях северной строительно-климатической зоны и способа ее эксплуатации, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявляемых изобретений соответствует условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art by the applicant made it possible to establish that there are no analogues that are characterized by sets of features that are identical to all the features of the claimed culvert under the embankment in the northern climatic zone and its operation. Therefore, each of the claimed invention meets the condition of patentability "novelty."
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с признаками каждого заявляемого изобретения, показал, что они не все следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния существенными признаками каждого из заявляемых изобретений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из заявленных изобретений соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify signs that match the features of each claimed invention showed that they do not all follow explicitly from the prior art. From the prior art determined by the applicant, the influence of the essential features of each of the claimed inventions of the transformations on the achievement of the specified technical result is not known. Therefore, each of the claimed inventions meets the condition of patentability "inventive step".
В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретения, поскольку водопропускная труба и способ ее эксплуатации предназначены для пропуска водотока под насыпью в условиях северной строительно-климатической зоны при наличии наледей и/или сильного снегопереноса. Заявляемые изобретения решают одну и ту же задачу - экономия средств и повышение эксплуатационной надежности водопропускной трубы.In the present application for the grant of a patent, the requirement of unity of invention is met, since the culvert and the method of its operation are designed to pass the watercourse under the embankment in the northern climatic zone in the presence of frost and / or heavy snow transfer. The claimed invention solves the same problem - saving money and improving the operational reliability of the culvert.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображена водопропускная труба под насыпью. На чертежах условно приняты благоприятные геологические условия в основании водопропускной трубы (смесь гравия, гальки, песка) и не отражены конструктивные элементы, которые могут быть при слабых и многолетнемерзлых грунтах в основании (сильно льдистые и пучинистые).The invention is illustrated by drawings, which depict a culvert under the embankment. The drawings conditionally adopted favorable geological conditions at the base of the culvert (a mixture of gravel, pebbles, sand) and did not reflect the structural elements that can be found in weak and permafrost soils at the base (very icy and heaving).
На фиг.1-2 входной оголовок водопропускной трубы выполнен коридорным, пример 1, а именно: на фиг.1 показан план водопропускной трубы; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. На фиг.3-4 входной оголовок водопропускной трубы выполнен с более высоким звеном на входе, пример 2, а именно: на фиг.3 показан план водопропускной трубы; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.In Fig.1-2, the inlet head of the culvert is made corridor, example 1, namely: Fig.1 shows a plan of the culvert; figure 2 is a section aa in figure 1. In Fig.3-4, the inlet head of the culvert is made with a higher link at the inlet, example 2, namely: Fig.3 shows a plan of the culvert; figure 4 is a section bB in figure 3.
Пример 1. Водопропускная труба 1 расположена под насыпью 2 для пропуска водотока 3 и снабжена оголовками: входным 4 и выходным 5. Насыпь 2 расположена на естественной поверхности 6. Входной оголовок 4 выполнен коридорного типа и непосредственно перед водопропускной трубой 1 снабжен перекрытием 7, которое расположено выше потолка 8 водопропускной трубы 1. К перекрытию 7 на его входе прикреплен защитный козырек 9, нижний торец которого расположен ниже потолка 8 водопропускной трубы 1, а сам козырек образует под перекрытием 7 полость 10. Водопропускная труба 1, ее оголовки 4 и 5, а также перекрытие 7 и защитный козырек 9 выполнены из бетона.Example 1. The
Непосредственно у защитного козырька 9 установлена металлическая труба 11, которая наклонена под углом 5-10 градусов на север. Нижний конец 12 металлической трубы 11 огибает по наружной поверхности защитный козырек 9 и гидравлически сообщен с полостью 10 и, соответственно, с верхней частью полости водопропускной трубы 1. Верхний конец 13 металлической трубы 11 возвышается над прогнозируемой поверхностью наледи 14 и снега 15 и снабжен двумя металлическими ребрами, каждое из которых имеет вид вертикально расположенной металлической пластины 16, обращенной боковой поверхностью на юг. Металлическая труба 11 и пластины 16 окрашены темно-красной краской. Труба 11 может быть снабжена патрубком 17 и заглушками (на чертежах заглушки не показаны).Directly at the
На чертежах обозначены и другие элементы участка дороги, а именно:In the drawings, other elements of the road section are indicated, namely:
18 - уровень наледи (с верховой стороны);18 - ice level (on the upper side);
19 - уровень наледи (с низовой стороны);19 - ice level (from the bottom side);
20 - полость (у потолка водопропускной трубы);20 - cavity (at the ceiling of the culvert);
21 - поверхность воды в теплый период года.21 - the surface of the water in the warm season.
Водопропускная труба под насыпью работает следующим образом.The culvert under the embankment works as follows.
В холодный период года поверхностный сток в водотоке 3 отсутствует, а грунтовые воды подруслового талика при излиянии и замерзании образуют перед водопропускной трубой 1 наледь 14 с практически горизонтальной поверхностью 18, а после выхода из водопропускной трубы 1 наледь 14 имеет форму, вытянутую по уклону iпов естественной поверхности 6. С верховой стороны уровень 18 наледи 14 может превысить потолок 8 водопропускной трубы 1, а с низовой стороны при достаточном уклоне iпов естественной поверхности 6 уровень 19 наледи 14 обычно ниже потолка 8 водопропускной трубы 1. В регионах с сильным снегопереносом оголовки 4 и 5 водопропускной трубы 1 могут быть полностью занесены снегом 15. При этом защитный козырек 9 обеспечивает сохранение у потолка 8 водопропускной трубы 1 от защитного козырька 9 до выходного оголовка 5 полости 20, свободной от наледи 14.In the cold season runoff in the
В первые весенние теплые дни на местности происходит прогрев снега и его самоуплотнение. Одновременно с этим металлические пластины 16, поверхность которых покрыта темно-красной краской и обладает высоким коэффициентом поглощения солнечной радиации ρ [8], воспринимают солнечное тепло, которое по высокотеплопроводной металлической трубе 11 частично передается во входной оголовок 4. В результате этого происходит образование вокруг металлической трубы 11 непрерывного талого канала от поверхности снега 15 до полости 10, сообщенной с полостью 20. Этому способствует ориентация металлических пластин 16 навстречу солнечным лучам за счет обращения металлических пластин 16 на юг и наклона металлических труб 11 на север. По мере таяния снега 15 вода движется по образовавшемуся вокруг трубы непрерывно прогреваемому талому каналу, размывает его и через выходной оголовок 5 выходит из водопропускной трубы 1. После чего осуществляется пропуск воды сначала в верхней части водопропускной трубы 1, а затем по мере термоэрозионного разрушения наледи 14 сток опускается ниже, вплоть до полного освобождения водопропускной трубы 1 от наледи 14. В последующем свободная поверхность воды 21 (на чертежах изображена пунктиром) при входе в водопропускную трубу устанавливается ниже защитного козырька 9.In the first warm spring days on the ground, snow warms up and self-consolidates. At the same time,
Возможность образования талого канала вокруг металлической трубы 11 подтверждается следующим примером оценочного теплотехнического расчета.The possibility of the formation of a thawed channel around the
По данным Норильской ЗГМО (г.Норильск) Красноярского края средняя месячная температура воздуха в мае минус 5,3°С [9, табл.2.1], при этом суточная сумма прямой солнечной радиации S на нормальную к лучу поверхность при ясном небе и интегральной прозрачности атмосферы равна 46,77 МДж/м2 [9, табл.1.4], т.е. 11178 ккал/м2. За одни такие благоприятные в мае месяце сутки количество тепла Q, воспринимаемое металлическими пластинами 16 и переданное по металлической трубе 11 в наледно-снеговую толщу, нами оценено по формулеAccording to the data of the Norilsk ZGMO (Norilsk) of the Krasnoyarsk Territory, the average monthly air temperature in May is minus 5.3 ° C [9, Table 2.1], while the daily amount of direct solar radiation S on the normal surface of the beam with a clear sky and integral transparency atmosphere is 46.77 MJ / m 2 [9, Table 1.4], i.e. 11178 kcal / m 2 . For some such favorable days in May, the amount of heat Q, perceived by the
Q=Swργk,Q = Swργk,
где w=4 м2 - суммарная площадь металлических пластин;where w = 4 m 2 is the total area of metal plates;
ρ=0,8 - коэффициент поглощения солнечной радиации металлическими пластинами;ρ = 0.8 is the absorption coefficient of solar radiation by metal plates;
γ=0,8 - коэффициент учитывает угол падения солнечного луча к поверхности металлических пластин;γ = 0.8 - the coefficient takes into account the angle of incidence of the sun's beam to the surface of the metal plates;
k=0,5 - коэффициент полезной теплопередачи, учитывает съем тепла с пластин атмосферным воздухом.k = 0.5 - coefficient of useful heat transfer, takes into account the removal of heat from the plates with atmospheric air.
Q=11178 ккал/м2·4 м2·0,8·0,8·0,5=14308 ккал.Q = 11178 kcal / m 2 · 4 m 2 · 0.8 · 0.8 · 0.5 = 14308 kcal.
Осторожно полагаем, что только 50% этого тепла расходуется на фазовое превращение льда и снега в воду, т.е. 7154 ккал. Тогда только за одни такие сутки вокруг металлической трубы 11 произойдет таяние льда и снега в количестве около 90 кг, что обеспечивает образование начального водопроводящего канала достаточных размеров.We cautiously assume that only 50% of this heat is spent on the phase transformation of ice and snow into water, i.e. 7154 kcal. Then, in just one such day, about 90 kg of ice and snow will melt around the
Пример 2. Водопропускная труба 1 под насыпью 2 отличается от описанной такой трубы в примере 1 выполнением входного оголовка 4, который содержит трубчатое звено 22 более высокое, чем водопропускная труба 1. Защитный козырек 9 прикреплен на входе к трубчатому звену 22 и образует внутри его полость 23, аналогичную полости 10 в примере 1 и гидравлически сообщенную с верхней частью полости водопропускной трубы 1, при этом металлическая труба 11 так же прикреплена к защитному козырьку 9.Example 2. The
Работа такой водосбросной трубы 1 аналогична работе водопропускной трубы 1 в примере 1.The operation of such a
Способ эксплуатации описанной в примерах 1 и 2 водопропускной трубы 1 под насыпью 2 в условиях северной строительно-климатической зоны, снабженной на входе защитным козырьком 9 и установленной непосредственно перед защитным козырьком 9 металлической трубой 11, нижний конец 12 которой гидравлически сообщен с верхней частью полости водопропускной трубы 1, а верхний конец 13 возвышается над прогнозируемой поверхностью 18 наледи 14 и/или снега 15, заключается в следующем. С наступлением теплого периода года одновременно с началом активного таяния снега 15 в металлическую трубу 16 помещают негашеную, например, кальциевую известь. Затем производят гашение водой этой извести в количестве, обеспечивающем образование в наледи 14 и/или снегу 15 вокруг металлической трубы 16 непрерывного талого канала и его гидравлическое сообщение у потолка 9 водопропускной трубы 1 с полостью 20, свободной от наледи 14 и/или снега 15.The method of operation of the
Теплота гашения, например, кальциевой извести составляет 1160 кДж/кг СаО [10], т.е. 277 ккал/кг. При гашении 10 кг извести теплота гашения составит 11600 кДж, т.е. 2770 ккал. Осторожно полагаем, что только 50% тепла расходуется на фазовое превращение льда и снега в воду, т.е. 1385 ккал. Тогда вокруг металлической трубы 11 произойдет таяние льда и снега в количестве около 17 кг. Это обеспечит образование вокруг металлической трубы 11, имеющей, например, внешний диаметр 12 см и расположенной во льду на участке 300 см, кольцевого талого канала со средней по длине толщиной около 1,5 см.The heat of extinction, for example, of calcium lime is 1160 kJ / kg CaO [10], i.e. 277 kcal / kg. When extinguishing 10 kg of lime, the heat of extinction is 11,600 kJ, i.e. 2770 kcal. We cautiously assume that only 50% of the heat is spent on the phase transformation of ice and snow into water, i.e. 1385 kcal. Then, about 17 kg of ice and snow will melt around the
Целесообразно с наступлением теплого периода года через патрубок 17 в металлическую трубу 11 дополнительно помещать поваренную соль и горячую воду, т.е. высокотемпературный рассол, который имеет температуру замерзания ниже 0°С. В этом случае в результате гашения извести образуется талый входной канал, а высокотемпературный рассол формирует у выходного оголовка 5 талый выходной канал. Одновременно с этим осуществляют промывку водой металлической трубы 11 с целью ее освобождения от продуктов гашения извести.It is advisable with the onset of the warm period of the year through the
Эффективность образования непрерывного талого канала на всей длине водопропускной трубы 1, включая оголовки 4 и 5, существенно повышается в случае снабжения металлической трубы 11 металлическими пластинами 16, обеспечивающими подачу в водопропускную трубу 1 дополнительного тепла солнечной радиации.The efficiency of the formation of a continuous melt channel along the entire length of the
После всего этого осуществляется пропуск воды сначала в верхней части водопропускной трубы 1, а затем по мере термоэрозионного разрушения наледи 14 сток опускается ниже, вплоть до полного освобождения водопропускной трубы 1 от наледи 14.After all this, water is passed first in the upper part of the
Достижение технического результата - упрощение эксплуатации водопропускной трубы при наличии наледи и/или сильного снегопереноса наиболее полно обеспечивается при взаимосвязанном выполнении всех существенных признаков заявляемой водопропускной трубы под насыпью и способа ее эксплуатации. Действительно, образование талого канала вокруг металлической трубы 11 в верхней части наледно-снегового слоя происходит преимущественно за счет тепла солнечной радиации, воспринимаемого металлическими пластинами 16 (устройство), а в нижней части, у козырька 9 - за счет тепла, выделяемого экзотермической реакцией извести (способ). Поэтому суммарный эффект одновременного использования двух заявляемых изобретений существенно превышает простую сумму эффектов от использования каждого изобретения отдельно. Хотя технический результат при относительно легких наледно-снеговых условиях может быть достигнут за счет только одного заявляемого изобретения - устройства или способа.The achievement of the technical result is to simplify the operation of the culvert in the presence of ice and / or heavy snow transfer is most fully ensured by the interconnected implementation of all the essential features of the claimed culvert under the embankment and the method of its operation. Indeed, the formation of a melt channel around a
Кроме указанного достигаемого технического результата и преимуществ заявленных объектов следует отметить также дополнительные их достоинства - простота и доступность известных средств и методов, воплощающих изобретения, и их очевидная способность обеспечить получение указанного технического результата. Все это указывает на соответствие заявляемых изобретений условию патентования «промышленная применимость».In addition to the indicated technical result achieved and the advantages of the claimed objects, their additional advantages should also be noted - simplicity and accessibility of known tools and methods embodying the invention, and their obvious ability to provide the specified technical result. All this indicates the compliance of the claimed inventions with the patenting condition "industrial applicability".
ИсточникиSources
1. Водопропускные трубы для железных и автомобильных дорог при расчетной температуре -40°С и ниже, глубоком сезонном промерзании и наледях. Типовые конструкции 3.501-65: Прямоугольные бетонные трубы. Вып.III. Минтрансстрой, Главпроект, с.58-59.1. Culverts for railways and roads at an estimated temperature of -40 ° C and below, deep seasonal freezing and ice. Typical designs 3.501-65: Rectangular concrete pipes. Issue III. Ministry of Transport, Glavproekt, p. 58-59.
2. Авторское свидетельство СССР №1548311, кл. E01F 5/00, опубл. 07.03.90.2. USSR copyright certificate No. 1548311, class.
3. Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации искусственных сооружений автомобильных дорог на водотоках с наледями / Воронежский инж. строит, ин-т. М: Транспорт, 1989.3. Guidance on the design, construction and operation of artificial structures of roads on watercourses with ice / Voronezh Ing. builds, in. M: Transport, 1989.
4. Патент Российской Федерации №2292412, кл. E01F 5/00, опубл. 27.01.2007.4. Patent of the Russian Federation No. 2292412, cl.
5. Патент Российской Федерации №73885, кл. E01F 5/00, опубл. 10.06.2008.5. Patent of the Russian Federation No. 73885, cl.
6. Патент Российской Федерации №2303675, кл. E01F 5/00, опубл. 27.07.2007.6. Patent of the Russian Federation No. 2303675, cl.
7. Заявка Российской Федерации №2005128403, кл. E01F 5/00, опубл. 20.03.2007.7. Application of the Russian Federation No. 2005128403, cl.
8. СП-23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. М.: ФГУП·ЦПП, 2004. С.39-40, табл.14.8. SP-23-101-2004. Design of thermal protection of buildings. M .: FSUE · TsPP, 2004. S.39-40, tab. 14.
9. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3, часть 1-6, выпуск 21, книга 1.9. Scientific-applied reference on the climate of the USSR.
10. Строительные материалы: Справочник / А.С.Болдырев, П.П.Золотов, А.Н.Люсов и др.; Под ред. А.С.Болдырева, П.П.Золотова. - М.: Стройиздат, 1989. С.46.10. Building materials: Reference book / A.S. Boldyrev, P.P. Zolotov, A.N. Lyusov and others; Ed. A.S. Boldyreva, P.P. Zolotova. - M.: Stroyizdat, 1989. P. 46.
ОбозначенияDesignations
1 - водопропускная труба1 - culvert
2 - насыпь2 - embankment
3 - водоток3 - watercourse
4 - входной оголовок4 - input tip
5 - выходной оголовок5 - output tip
6 - естественная поверхность6 - natural surface
7 - перекрытие7 - overlap
8 - потолок (водопропускной трубы)8 - ceiling (culvert)
9 - защитный козырек9 - a protective peak
10 - полость (под перекрытием)10 - cavity (under the ceiling)
11 - металлическая труба11 - metal pipe
12 - нижний конец (металлической трубы)12 - lower end (metal pipe)
13 - верхний конец (металлической трубы)13 - upper end (metal pipe)
14 - наледь (то же: лед)14 - ice (same: ice)
15 - снег15 - snow
16 - металлическая пластина (ребро)16 - metal plate (rib)
17 - патрубок17 - pipe
18 - уровень наледи (с верховой стороны)18 - ice level (on the upper side)
19 - уровень наледи (с низовой стороны)19 - ice level (from the bottom side)
20 - полость (у потолка водопропускной трубы)20 - cavity (at the ceiling of the culvert)
21 - поверхность воды в теплый период года21 - the surface of the water in the warm season
22 - трубчатое звено22 - tubular link
23 - полость (внутри трубчатого звена)23 - cavity (inside the tubular link)
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009101504/03A RU2381328C1 (en) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | Pipe culvert under banked earth in conditions of northern climatic building zone and operation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009101504/03A RU2381328C1 (en) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | Pipe culvert under banked earth in conditions of northern climatic building zone and operation method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2381328C1 true RU2381328C1 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=42123804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009101504/03A RU2381328C1 (en) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | Pipe culvert under banked earth in conditions of northern climatic building zone and operation method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2381328C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105178204A (en) * | 2015-08-25 | 2015-12-23 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | Drainage box culvert structure |
RU194019U1 (en) * | 2019-06-19 | 2019-11-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Filter culvert |
-
2009
- 2009-01-19 RU RU2009101504/03A patent/RU2381328C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105178204A (en) * | 2015-08-25 | 2015-12-23 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | Drainage box culvert structure |
RU194019U1 (en) * | 2019-06-19 | 2019-11-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Filter culvert |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Woo | Permafrost and hydrology | |
RU2381328C1 (en) | Pipe culvert under banked earth in conditions of northern climatic building zone and operation method thereof | |
RU2618108C2 (en) | Drainage system on permafrost soils | |
RU2324032C1 (en) | Road embankment over permanently frosen soils | |
Turcotte et al. | Impacts of precipitation on the cryologic regime of stream channels | |
RU2394962C1 (en) | Procedure for protection of mines against water inrush from side of water flow under conditions of permafrost | |
RU2385983C1 (en) | Section of motor road with culvert under embankment in conditions of northern construction-climatic zone | |
RU2386033C1 (en) | Protection method of mine openings against water inrush from side of water course in conditions of permafrost | |
RU2457876C1 (en) | Method to prevent flame propagation on peat | |
CH624752A5 (en) | Heat accumulator arranged in the ground for heating a building | |
RU2493363C1 (en) | Flow line for year-round heap leaching of noble metals in cryolithic zone | |
RU2318561C2 (en) | Method for peat-bog fire prevention and localization | |
CN207362797U (en) | River channel ecology protective slope structure | |
RU2385985C1 (en) | Hydrotechnical channel on permafrost soils of slope | |
Vinson et al. | Denali Park access road icing problems and mitigation options | |
RU2375519C1 (en) | Culvert in conditions of permanently frozen soils on periodic water course | |
CN215801363U (en) | Water surface floating type hollow polyhedron combined heat insulation anti-freezing device | |
RU2382139C1 (en) | Riverbed-diversion structure of seasonal waterway on permafrost | |
SU1067132A1 (en) | Method of preparing soil for construction earth structures at below-zero temperatures | |
RU2392376C1 (en) | Hydrotechnical channel under conditions of permafrost soils of slope | |
Lenart | The Nízký Jeseník—Highland with abandoned deep mines | |
RU2309219C1 (en) | Earth-fill dam of frozen type | |
RU2474647C1 (en) | Method of operating concrete curved gravity dam that creates freezing reservoir and has its top edge directed southward | |
RU2469147C1 (en) | Dam of soil materials | |
RU2212622C1 (en) | Method for arrangement of antitank obstacle |