RU2728018C1

RU2728018C1 - Снегозадерживающее ограждение

Info

Publication number: RU2728018C1
Application number: RU2019131690A
Authority: RU
Inventors: Вадим Васильевич Пассек; Алексей Викторович Селезнёв; Владимир Григорьевич Дубинин; Владимир Павлович Величко
Original assignee: Вадим Васильевич Пассек; Алексей Викторович Селезнёв; Владимир Григорьевич Дубинин; Владимир Павлович Величко
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2020-07-28

Abstract

Изобретение относится к области защиты строительных объектов от снежных природных воздействий. Технический результат - обеспечение круглогодичной талой зоны в грунтах в зоне снегозадерживающего ограждения, выполненного в виде посадок кустов и деревьев, в регионах тундры. Снегозадерживающее ограждение выполнено в виде лесонасаждений, сформированных рядами, которое ориентировано параллельно защищаемым объектам. В каждом ряду лесонасаждений расположено два параллельных прерывистых грунтовых вала на расстоянии «с» друг от друга. Каждый вал выполнен в виде чередующихся насыпной высотой «h» и выемочной частей одинаковой длины «b» между собой. Насыпная часть выполнена треугольного поперечного сечения с основанием шириной «d» и боковыми откосами с уклоном 1:i₁. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к области защиты строительных объектов от снежных природных воздействий и может быть использовано при проектировании железных и автомобильных дорог, а также других подобных объектов.

Известно снегозадерживающее ограждение (Кондаков Е.Н. Снегозаносимые участки Северной железной дороги. Методы защиты. В сб. Труды XIV международной научно-технической конференции «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути», ОАО «Российские железные дороги», Российский университет транспорта (МИИТ), М. 2017, стр. 64-69), выполненное в виде забора, содержащего вертикальные стойки и заполнение между ними. Недостатком данного технического решения является то, что в условиях тундры элементы забора требуют материалов привозных и достаточно дефицитных.

Известно снегозадерживающее ограждение, которое представляет собой один или несколько рядов посадок кустов или деревьев. Недостатком этого вида ограждений является то, что в тундре в связи с малой толщиной деятельного слоя и отсутствием круглогодичных талых зон в грунте ни кустарник, ни деревья не могут расти.

Целью данного изобретения является обеспечение круглогодичной талой зоны в грунтах в зоне снегозадерживающего ограждения, выполненного в виде посадок кустов и деревьев, в регионах тундры.

Поставленная цель достигается тем, что снегозаносимое ограждение выполнено в виде лесонасаждений, сформированных рядами, которые ориентированы параллельно защищаемым объектам. В каждом ряду лесонасаждений расположено два параллельных прерывистых грунтовых вала на расстоянии «с» друг от друга, причем каждый вал выполнен в виде чередующихся насыпной высотой h и выемочной частей одинаковой длины «b» между собой, при этом насыпная часть выполнена треугольного поперечного сечения с основанием шириной «d» и боковыми откосами с уклоном l:i₁.

Кроме того, расстояние «с» между двумя параллельными прерывистыми валами

где Q - величина снегопереноса, определяемая по климатическим справочникам, м³/м.

Кроме того, высота «h» насыпной части прерывистого грунтового вала равна 2.0 м, b≥2d, :i₁=1.5.

Кроме того, насыпная часть прерывистого грунтового вала содержит стойки, на которых закреплены горизонтальные рейки, выполненные непрерывными над всем прерывистым грунтовым валом, включая выемочную часть.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 представлено снегозадерживающее ограждение (отдельный ряд), разрез А-А на фиг. 2;

На фиг. 2 представлено снегозадерживающее ограждение (отдельный ряд), вид сверху;

На фиг. 3 представлено снегозадерживающее ограждение, сечение В-В на фиг. 2.

Снегозадерживающее ограждение выполнено в виде лесонасаждений, сформированных рядами. Каждый ряд содержит кустарник 1 и деревья 2, высаженные на естественной поверхности 3. Ряды лесонасаждений ориентированы параллельно защищаемым объектам. В каждом ряду лесонасаждений расположено два прерывистых грунтовых вала 4 на расстоянии «с» друг от друга. Каждый вал выполнен в виде чередующихся насыпной 5 и выемочной 6 частей одинаковой длины «b» между собой. Насыпная часть 5 выполнена треугольной формы с основанием «d» и высотой «h». Выемочная часть 6 образована выемкой грунта для насыпной части 5, поэтому они по объему плотного грунта равны. Однако геометрические объемы насыпной и выемочной части не равны, так как в насыпной части грунт рыхлый. Но выемочная часть может иметь как такую же треугольную форму в поперечном сечении, так и отличаться от нее. Треугольная форма поперечного сечения насыпной части 5 (или, точнее, приближающаяся к треугольной форме) объясняется тем, что верхняя горизонтальная поверхность насыпной части должна стремиться к нулю, поскольку эта поверхность оголена от снега и является охлаждающей, что здесь нежелательно. Откос боковых частей имеет уклон l:i₁, который из соображения уменьшения требуемого объема грунта для достижения одной и той же величины «h», должен быть как можно более крутой. Из конструктивных соображений он может быть принят 1:1.5. Поскольку грунт в нижней части местный, не имеющий высокого качества, и поскольку он не уплотняется, желательно предусмотреть его крепление, либо обертывать в геотекстиль 7, либо еще каким-либо способом (например, покрыть откосы щебнем). Это укрепление должно обеспечить сохранение высоты насыпной части 5 в течение нескольких лет, пока вырастут посадки.

Расстояние «с» между прерывистыми валами определяется уклоном 1:i₂, и высотой вала «h»:

где Q - величина снегопереноса, определяемая для каждого региона по климатическим справочникам, м³/м. Формула для i₂ взята из инструкции «Тепловое взаимодействие участков смежных дорог в условиях вечной мерзлоты», СТО Газпромтранс 4-15-2014, М. 1014, стр. 8.

Высоту «h» насыпной части 5 прерывистого вала более 2.0 м из местного грунта по технологическим соображениям делать нерационально, поэтому для увеличения скорости растепления грунтов в насыпной части 5 могут быть установлены стойки 8 высотой 2.0 м над вершиной насыпной части, к которым прикрепляются горизонтальные рейки 9, закрепленные на крепежных элементах 10. Горизонтальные рейки 9 могут быть расположены над всем прерывистым валом, включая выемочную часть 6.

Длина «b» выемочной 6 и насыпной 5 частей из технологических и конструктивных соображений равна примерно 2d.

В результате снегоотложений, отмеченных либо прямыми 13, либо 14, в зависимости от наличия забора 8, происходит протаивание грунтов, и нулевая изотерма перемещается из положения 11 в положение 12.

Снегозадерживающее ограждение работает следующим образом.

Наличие вечной мерзлоты определяется тем, что ежегодно поступление холода в грунт в зимнее время превышает поступление тепла летом. Поступление холода зимой определяется двумя основными параметрами: температурой наружного воздуха и термическим сопротивлением на поверхности грунта. Температура наружного воздуха является величиной от нас не зависящей, а термическое сопротивление на поверхности в зимний период определяется толщиной снежного покрова. Наличие насыпной части 5 вала обеспечивает в тундре (где всегда сильный снегоперенос) наличие повышенных снежных отложений, которые увеличивают термическое сопротивление и препятствуют поступлению холода в зимний период. Величина термического сопротивления, в зависимости от региона, может регулироваться устройством забора (элементы 8, 9, 10). Кроме того выемочная часть заполняется водой и также влияет растепляюще. В результате нулевая изотерма (на момент окончания теплого периода года) понижается из положения 11 в положение 12, обеспечивая круглогодичную талую зону для существования кустарниковой и древесной растительности.

Следует отметить, что на фиг. 1 и 2 представлено лесонасаждение только для одного ряда. Фактически в условиях заполярной тундры для защиты от снегозаносов потребуется не один ряд. В этом случае между рядами могут быть сделаны с естественным снежным покровом, при котором мерзлота сохраняется на этом участке. Это необходимо в том случае, если грунты очень высокольдистые, или имеются погребенные льды. Отсутствие охлаждающих полос в этом случае может привести к слишком большому понижению нулевой изотермы, приводящему к просадкам грунта и образованию обводнения территории. Необходимость охлаждающих зон определяется теплофизическим расчетом.

Снегозадерживающее ограждение сооружается следующим образом.

В зоне заполярной тундры, где необходимо ограждение, но деятельный слой слишком мал, и древесно-кустарниковая растительность существовать не может, осуществляют подготовку для обеспечения этой растительности. Подготовка заключается в том, что грунт перемещают из выемочной 6 части в насыпную 5 часть (т.е. никакого привозного грунта не требуется). При этом создается два прерывистых вала, которые при необходимости (по расчету) дополняются забором (элементы 8, 9, 10). Формирование талика происходит за 1-2 сезона. В это время осуществляются посадки кустов 1 и деревьев 2.

Прерывистые валы, выполненные из местного дешевого грунта, недолговечны. Они постоянно выходят из строя. Но за это время вырастает кустарник и деревья, при которых уже прерывистых валов не требуется.

В данном техническом решении три основных признака.

Первый существенный признак - это то, что снегозадерживающее ограждение выполнено в виде лесонасаждений, поскольку именно они в конечном счете обеспечивают задерживание снега.

Второй существенный признак - это то, что в каждом ряду лесонасаждений расположено два параллельных прерывистых грунтовых вала, причем каждый выполнен в виде чередующихся насыпной и выемочной частей одинаковой длины. Эти валы являются своеобразными катализаторами для формирования древесно-кустарниковой растительности.

Третьим существенным признаком является форма насыпной части вала - поперечное сечение треугольной формы. Здесь важно именно то, что верх насыпной части должен быть сведен к минимуму, поскольку он является охлаждающей зоной.

Эффективность изобретения определяется достижением основного технического результата: обеспечения круглогодичной талой зоны в грунтах в зоне снегозадерживающего ограждения.

Claims

1. Снегозадерживающее ограждение, выполненное в виде лесонасаждений, сформированных рядами, которое ориентировано параллельно защищаемым объектам, отличающееся тем, что в каждом ряду лесонасаждений расположено два параллельных прерывистых грунтовых вала на расстоянии «с» друг от друга, причем каждый вал выполнен в виде чередующихся насыпной высотой «h» и выемочной частей одинаковой длины «b» между собой, при этом насыпная часть выполнена треугольного поперечного сечения с основанием шириной «d» и боковыми откосами с уклоном 1:i₁.

2. Снегозадерживающее ограждение по п. 1, отличающееся тем, что расстояние «с» между двумя параллельными прерывистыми валами

3. Снегозадерживающее ограждение по п. 1, отличающееся тем, что высота «h» насыпной части прерывистого грунтового вала равна 2,0 м, а длина «b» равна b≥2d, i₁=1.5.

4. Снегозадерживающее ограждение по п. 1, отличающееся тем, что насыпная часть прерывистого грунтового вала содержит стойки, на которых закреплены горизонтальные рейки, выполненные непрерывными над всем прерывистым грунтовым валом, включая выемочную часть.