RU2769160C1 - Method for installation of supporting structural elements of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils - Google Patents

Method for installation of supporting structural elements of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils Download PDF

Info

Publication number
RU2769160C1
RU2769160C1 RU2021122974A RU2021122974A RU2769160C1 RU 2769160 C1 RU2769160 C1 RU 2769160C1 RU 2021122974 A RU2021122974 A RU 2021122974A RU 2021122974 A RU2021122974 A RU 2021122974A RU 2769160 C1 RU2769160 C1 RU 2769160C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
heaving
freezing
support element
holes
Prior art date
Application number
RU2021122974A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Дворецкий
Александр Адольфович Боткин
Дмитрий Вячеславович Хлопинский
Дмитрий Михайлович Чернопрудов
Олег Николаевич Точилин
Original Assignee
Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2021122974A priority Critical patent/RU2769160C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769160C1 publication Critical patent/RU2769160C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/35Foundations formed in frozen ground, e.g. in permafrost soil

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to construction, and in particular to methods for installing support elements (supports) of the alarm fence and its elements (for example, gates, wickets), as well as supports (racks) designed to place perimeter detection devices on them, in soils subject to frost heaving, which causes intravolumetric deformation in these soils. The method for installation of support elements of structures of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils includes a support element located in the soil, the lower part of which is buried below the border of seasonal soil freezing into a pre-prepared hole, followed by backfilling and tamping with filling material of the entire volume of the selected soil, around the support element in a layer of seasonal freezing is placed with non-freezing material enclosed in protective shells capable of absorbing the lateral pressure of heaving soil without destruction, and equipping part of the length of the support element with a stabilizing element. Protective shells are made in the form of plastic and sealed containers, which are placed in pre-prepared holes with a diameter d, made up to the freezing limit in the amount of n pieces and placed at a distance of radius r from the center of the support element, and these holes are made inclined with respect to the axis of the support element in this way so that the central axis of each hole at conditional intersection with the axis of the supporting element forms an obtuse angle λ with it. The deepening of the stabilizing element, the geometric shape of which is a round truncated cone, is carried out in a seasonally freezing layer, while the lower part of the stabilizing element with a large base is placed at the lower boundary of soil freezing. The values ​​of r, n, d and λ are determined based on the characteristics of the deformability of the freezing soil, such as the amount of heaving hi, the intensity of heaving ƒ, the heaving modulus m, and λ and r are determined by the graph-analytical method according to the intensity diagram ƒ, and n and d are calculated method by solving an optimization problem, in which the objective function f(n,d) takes the maximum value equal to the increment of the soil volume during its heaving around the support element and which depends on the values ​​of hi, and m for the given soil, while restrictions are set for n and d: for n - possible the cost of technological operations for the implementation of n holes, for d - the cost of materials, depending on d.
EFFECT: ensuring long-term preservation of the vertical position of the signal fence supports and its elements, as well as supports (racks) designed to accommodate various types of perimeter detection devices installed on heaving soils with seasonal freezing, increasing the signaling, operational reliability and durability of the signal fence and its elements.
1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к способам установки опорных элементов (опор) сигнализационного ограждения и его элементов (например, ворот, калиток), а также опор (стоек), предназначенных для размещения на них периметровых средств обнаружения, в грунтах, подверженных морозному пучению, которое вызывает в этих грунтах внутриобъемное деформирование. Следствием внутриобъемного деформирования грунтов являются вертикальные и боковые отклонения опор, величины которых могут значительно превышать отклонения, допустимые по эксплуатационным требования.The invention relates to construction, and in particular to methods for installing support elements (supports) of the alarm fence and its elements (for example, gates, gates), as well as supports (racks) designed to place perimeter detection devices on them, in soils subject to frost heaving , which causes intravolumetric deformation in these soils. The consequence of intravolumetric deformation of soils are vertical and lateral deviations of supports, the values of which can significantly exceed the deviations allowed by operational requirements.

Известны способы, направленные против пучения грунтов и выпучивания фундаментов различных конструкций [1], к которым относятся:Known methods are directed against heaving of soils and buckling of foundations of various structures [1], which include:

1) мелиоративные противопучинистые мероприятия,1) ameliorative anti-heaving measures,

2) конструктивные противопучинистые мероприятия,2) constructive anti-heaving measures,

3) физико-химические противопучинистые мероприятия,3) physical and chemical anti-heaving measures,

при которых путем утепления грунта теплоизоляцией и устройством водоотводов, путем применения вязких незамерзающих материалов, путем выполнения фундаментов геометрических форм, которые снижают величины усилий, при которых происходит выпучивание фундаментов, путем применения вяжущих материалов, придающих гидрофобные свойства грунту, а также путем засоления грунтов значительно снижают действия сил пучения.in which by warming the soil with thermal insulation and drainage, by using viscous non-freezing materials, by making foundations of geometric shapes that reduce the magnitude of the effort at which the foundations buckle, by using binders that impart hydrophobic properties to the soil, and by salinizing the soil, they significantly reduce action of heaving forces.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании способов, указанных в [1], относится то, что их применение значительно удорожит строительство сигнализационного ограждения, а выполнение физико-химических мероприятий нанесет экологический вред окружающей среде.The reasons preventing the achievement of the technical result indicated below when using the methods indicated in [1] include the fact that their use will significantly increase the cost of building a signal fence, and the implementation of physical and chemical measures will cause environmental damage to the environment.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков и принятого за прототип является «Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта в фундаменте зданий, сооружений, возводимых на пучинистых грунтах» [2], включающий расположенный в грунте опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в запроектированной зоне сезонного промерзания - оттаивания, а при необходимости и ниже нее, последовательно размещены слои незамерзающего материала и защитных оболочек, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта, характеризующийся тем, что защитную оболочку изготавливают из материала, прочностные и деформационные характеристики которого обеспечивают возможность подъема оболочки на величину максимального выпучивания промерзающего слоя грунта и ее обратного возврата после полного оттаивания этого слоя, при этом один из концов оболочки прикрепляют к опорному элементу, а реактивные усилия на опорный элемент должны быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания.The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of the combination of features and taken as a prototype is the "Method of protecting support elements from frosty buckling of soil in the foundation of buildings, structures erected on heaving soils" [2], including a support element located in the soil, around the side the surface of which in the designed zone of seasonal freezing - thawing, and, if necessary, below it, layers of non-freezing material and protective shells are successively placed, capable of absorbing the lateral pressure of heaving soil without destruction, characterized in that the protective shell is made of a material whose strength and deformation characteristics provide the possibility of lifting the shell to the value of the maximum buckling of the freezing soil layer and its return after complete thawing of this layer, while one of the ends of the shell is attached to the support element, and the reactive forces on the support element should be less than the bearing capacity of the supporting element for pulling loads in the soil below the lower boundary of the layer of the seasonal freezing-thawing layer.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта в фундаменте зданий, сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, значительно удорожит строительство сигнализационных ограждений и их элементов, а также может повлечь возникновение дополнительных затрат на обслуживание во время эксплуатации.The reasons preventing the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype include the fact that the method of protecting the supporting elements from frosty buckling of the soil in the foundation of buildings, structures erected on heaving soils will significantly increase the cost of the construction of signal fences and their elements, and may also result in additional maintenance costs during operation.

Сущность изобретения заключается в следующем. Обеспечение долгосрочного сохранения вертикального положения опор сигнализационного ограждения и его элементов, а также опор (стоек), предназначенных для размещения на них периметровых средств обнаружения различного типа, устанавливаемых в пучинистых грунтах с сезонным промерзанием без дополнительных затрат. Сохранение вертикального положения опор в долгосрочной перспективе позволит избежать их вертикальных и боковых отклонений.The essence of the invention is as follows. Ensuring long-term preservation of the vertical position of the signal fence supports and its elements, as well as supports (racks) designed to accommodate various types of perimeter detection devices installed on heaving soils with seasonal freezing at no additional cost. Maintaining the vertical position of the supports in the long term will avoid their vertical and lateral deviations.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым способом установки опорных элементов (опор, стоек), состоит в повышении сигнализационной, эксплуатационной надежности и долговечности функционирования сигнализационного ограждения и его элементов, также периметровых средств обнаружения, устанавливаемых на опоры (стойки), за счет того, что опоры не будут подвержены вертикальным и боковым отклонениям, величины которых превышают допустимые по эксплуатационным требованиям. При этом сетчатое полотно сигнализационного ограждения не будет испытывать чрезмерное натяжение или провисание, что, в свою очередь, обеспечит его долгосрочную целостность на рубеже охраны и, как следствие, заданные обнаружительные способности и показатели помехоустойчивости устанавливаемых на нем средств обнаружения. При осуществлении предлагаемого способа не будет нарушаться юстировка средств обнаружения, устанавливаемых на опоры (стойки), что обеспечит стабильность сигнализационных и эксплуатационных характеристик этих средств. Также будет обеспечено в установленных пределах взаимное расположение створок ворот, калиток и соосность их замковых устройств.The technical result provided by the proposed method of installing support elements (supports, racks) is to increase the signaling, operational reliability and durability of the alarm fence and its elements, as well as perimeter detection tools installed on supports (racks), due to the fact that the supports do not will be subject to vertical and lateral deviations, the magnitude of which exceeds the allowable operational requirements. At the same time, the mesh fabric of the signal fence will not experience excessive tension or sagging, which, in turn, will ensure its long-term integrity at the guard line and, as a result, the specified detecting abilities and noise immunity indicators of the detection tools installed on it. When implementing the proposed method, the alignment of detection tools installed on supports (racks) will not be disturbed, which will ensure the stability of the signaling and operational characteristics of these tools. Also, within the established limits, the relative position of the gate leaves, gates and the alignment of their locking devices will be ensured.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе установки опорных элементов конструкций технических средств систем охраны объектов в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах, включающий расположенный в грунте опорный элемент, нижнюю часть которого заглубляют ниже границы сезонного промерзания грунта в заранее приготовленное отверстие с последующей засыпкой и утрамбовкой засыпным материалом всего объема выбранного грунта, вокруг опорного элемента в слое сезонного промерзания размещают незамерзающий материал, заключенный в защитные оболочки, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта, и оснащают часть длины опорного элемента стабилизирующим элементом. Особенность заключается в том, что защитные оболочки выполняют в виде пластичных и герметичных контейнеров, которые помещают в заранее подготовленные отверстия диаметром d, выполненные до границы промерзания в количестве n штук и размещенные на расстоянии радиуса r от центра опорного элемента, причем эти отверстия выполняют наклонными по отношению к оси опорного элемента таким образом, чтобы центральная ось каждого отверстия при условном пересечении с осью опорного элемента образовывала с ней тупой угол λ, заглубление стабилизирующего элемента, геометрическая форма которого представляет собой круглый усеченный конус. Производят в сезоннопромерзающем слое, при этом нижнюю часть стабилизирующего элемента большим основанием размещают на нижней границе промерзания грунта. Значения r, n, d и λ определяют исходя из характеристик деформируемости промерзающего грунта таких, как: величина пучения hi, интенсивность пучения ƒ, модуль пучения m, λ и r, определяют графо-аналитическим методом по эпюре интенсивности ƒ, a n и d-расчетным методом путем решения оптимизационной задачи, в которой целевая функция f(n,d) принимает максимальное значение, равное приращению объема грунта при его пучении вокруг опорного элемента и которое зависит от значений hi и m для данного грунта, при этом для n и d задаются ограничения: для n - возможные затраты на технологические операции по выполнению n отверстий; для d - затраты на материалы, зависящие от d.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the proposed method of installing supporting elements of structures of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils, including a support element located in the soil, the lower part of which is buried below the border of seasonal soil freezing into a pre-prepared hole with subsequent backfilling and tamping the entire volume of the selected soil with backfill material, around the support element in the layer of seasonal freezing, a non-freezing material is placed, enclosed in protective shells capable of absorbing the lateral pressure of heaving soil without destruction, and equipping part of the length of the support element with a stabilizing element. The peculiarity lies in the fact that the protective shells are made in the form of plastic and sealed containers, which are placed in pre-prepared holes with a diameter d, made up to the freezing limit in the amount of n pieces and placed at a distance of radius r from the center of the support element, and these holes are made inclined along relation to the axis of the support element in such a way that the central axis of each hole, at conditional intersection with the axis of the support element, forms an obtuse angle λ with it, the deepening of the stabilizing element, the geometric shape of which is a round truncated cone. Produced in a seasonally freezing layer, while the lower part of the stabilizing element with a large base is placed on the lower boundary of soil freezing. The values of r, n, d and λ are determined based on the characteristics of the deformability of the freezing soil, such as: heaving value h i , heaving intensity ƒ, heaving modulus m, λ and r, determined by the graph-analytical method according to the intensity diagram ƒ, an and d- calculation method by solving an optimization problem in which the objective function f(n,d) takes the maximum value equal to the increment of the soil volume during its heaving around the support element and which depends on the values of h i and m for a given soil, while for n and d restrictions are set: for n - possible costs for technological operations for making n holes; for d - the cost of materials, depending on d.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art carried out by the Applicant, including searching through patent and scientific and technical sources of information, and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the Applicant did not find a source characterized by features identical (identical) to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the analogue closest in terms of set of features made it possible to establish a set of distinctive features that are essential in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed method, set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:To verify the compliance of the claimed invention with the "inventive step" condition, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the features of the claimed method that are distinctive from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the known prior art for a specialist, since the prior art, determined by the applicant, did not reveal the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention to achieve a technical result. In particular, the claimed invention does not provide for the following transformations:

• дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;• addition of a well-known means of any known part (parts), attached (attached) to it according to known rules, in order to achieve a technical result, in respect of which the influence of just such an addition has been established;

• замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;• replacement of any part (parts) of a known agent with another known part in order to achieve a technical result in respect of which the influence of just such a replacement has been established;

• исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);• exclusion of any part (element, action) of the means with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such an exclusion (simplification, reduction in weight, dimensions, material consumption, increase in reliability, reduction in the duration of the process, etc.);

• увеличение количества однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;• increase in the number of similar elements, actions to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements, actions;

• выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;• execution of a known means or its part (parts) from a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;

• создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.• creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection between which is carried out on the basis of known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the connections between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей, закономерностей.The described invention is not based on changing the quantitative feature(s), presenting such features in a relationship, or changing its form. This refers to the case when the fact of the influence of each of these features on the technical result is known, and new values of these features or their relationship could be obtained based on known dependencies, patterns.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Перечень фигур чертежей.List of figures of drawings.

1. На фиг. 1 приведена схема выполнения предлагаемого способа.1. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed method.

2. На фиг. 2 показано устройство стабилизирующего элемента.2. In FIG. 2 shows the device of the stabilizing element.

3. На фиг. 3 показаны действия сил, возникающих при морозном пучении грунта.3. In FIG. 3 shows the action of forces arising from frost heaving of the soil.

4. На фиг. 4 приведена эпюра интенсивности пучения грунта.4. In FIG. 4 shows a diagram of the intensity of soil heaving.

5. На фиг. 5 представлена модель, имитирующая установку опоры без отверстий и стабилизирующего элемента.5. In FIG. 5 shows a model simulating the installation of a support without holes and a stabilizing element.

6. На фиг. 6 представлена модель, имитирующая установку опоры со стабилизирующим элементом и отверстиями, выполненными под острым углом к опоре.6. In FIG. 6 shows a model that simulates the installation of a support with a stabilizing element and holes made at an acute angle to the support.

7. На фиг. 7 представлена модель, имитирующая установку опоры согласно предлагаемого способа.7. In FIG. 7 shows a model that simulates the installation of a support according to the proposed method.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Information confirming the possibility of carrying out the invention.

Предлагаемый способ поясняется фиг. 1 и осуществляется следующим образом. Опорный элемент (опора), например, открытого профиля швеллерного или другого разомкнутого (или замкнутого сечения) (1), оснащенный стабилизирующим элементом (2), погружается в грунт в заранее приготовленное отверстие (3) до намеченной глубины Н, которая ниже глубины промерзания Нпр. Высота открытой части опорного элемента (1) составляет h. При этом заглубление стабилизирующего элемента (2) производят в сезоннопромерзающем слое высотой Нпр так, чтобы нижняя часть стабилизирующего элемента (2) большим основанием разместилась на нижней границе промерзания грунта. Опорный элемент (1) может быть снабжен жестко закрепленными ригелями (4) и опорной пятой (5). Вокруг опорного элемента (1) на расстоянии г от его оси до нижней границы промерзания грунта выполняют отверстия (6) диаметром d и длиной L в количестве п шт. По отношению к вертикальной оси опорного элемента (1) отверстия (6) выполняются наклонными таким образом, чтобы ось отверстия (6) при пересечении с осью опорного элемента (1) образовывала тупой угол λ. Сами отверстия (6) заполняются герметичными контейнерами (7) с дисперсным незамерзающим материалом, например, песком низкой влажности. Поперечные и продольные размеры контейнеров (7) совпадают с поперечными и продольными размерами отверстий (6). В качестве контейнеров (7) возможно использовать тонкостенные ПВХ-трубы, полиэтиленовые трубы или мешки и другие практичные дешевые материалы. Выбранный объем грунта отверстия (3) заполняется засыпным материалом (8), например, выбранным грунтом, мелким щебнем (или смесью щебня и песка) с последующей его утрамбовкой. В зависимости от среднего сезонного содержания влаги в окружающем грунте возможна гидроизоляция засыпного материала (8).The proposed method is illustrated in Fig. 1 and is carried out as follows. The supporting element (support), for example, an open channel profile or another open (or closed section) (1), equipped with a stabilizing element (2), is immersed in the ground in a pre-prepared hole (3) to the intended depth H, which is lower than the freezing depth H pr . The height of the open part of the support element (1) is h. At the same time, the deepening of the stabilizing element (2) is carried out in a seasonally freezing layer with a height H pr so that the lower part of the stabilizing element (2) with a large base is located at the lower boundary of soil freezing. The support element (1) can be provided with rigidly fixed crossbars (4) and a support heel (5). Around the support element (1) at a distance r from its axis to the lower boundary of soil freezing, holes (6) are made with a diameter d and a length L in the amount of n pcs. With respect to the vertical axis of the support element (1), the holes (6) are made inclined so that the axis of the hole (6) at the intersection with the axis of the support element (1) forms an obtuse angle λ. The holes (6) themselves are filled with sealed containers (7) with dispersed non-freezing material, for example, sand of low humidity. The transverse and longitudinal dimensions of the containers (7) coincide with the transverse and longitudinal dimensions of the openings (6). As containers (7) it is possible to use thin-walled PVC pipes, polyethylene pipes or bags and other practical cheap materials. The selected soil volume of the hole (3) is filled with backfill material (8), for example, the selected soil, small gravel (or a mixture of gravel and sand) with its subsequent compaction. Depending on the average seasonal moisture content of the surrounding soil, waterproofing of the backfill material (8) is possible.

На фиг. 2 показано устройство стабилизирующего элемента (2). Стабилизирующий элемент состоит из оболочки (9) и наполнителя (10) и имеет форму круглого усеченного конуса. Оболочка (9) может быть выполнена из различных материалов, таких, как сталь или различных видов пластика, а наполнителем может быть гравий, щебень, песок и их смеси. Стабилизирующий элемент (2) обеспечивает устойчивость опорыIn FIG. 2 shows the arrangement of the stabilizing element (2). The stabilizing element consists of a shell (9) and a filler (10) and has the shape of a round truncated cone. The shell (9) can be made of various materials, such as steel or various types of plastic, and the filler can be gravel, crushed stone, sand, and mixtures thereof. The stabilizing element (2) ensures the stability of the support

(1) при подвижках грунта во время пучения и оттаивания.(1) during ground movements during heaving and thawing.

На фиг. 3 схематично показаны действия сил, возникающих при морозном пучении грунта. Учитывая свойства наполнителя, пучение не будет развиваться внутри стабилизирующего элемента (2) и контейнеров (7), небольшое пучение возможно внутри засыпного материала (8), но только при условии, если он будет насыщен влагой до границы промерзания, но это пучение будет существенно ниже, чем пучение окружающего грунта, так как засыпной материал (8) утрамбован и может состоять из фракций большого диаметра, а утрамбованный объем или объем, состоящий из фракций большого диаметра, в меньшей степени подвержен пучению [1]. На схеме показано действие только нормальных сил пучения. Действие касательных сил пучения, стремящихся переместить опорный элемент (1) вверх, на схеме не учтены, потому что этому перемещению будут оказывать существенное противодействие ригели (4), опорная пята (5) и стабилизирующий элемент (2). На схеме приняты следующие обозначения: N1 - силы, действующие на стенки контейнеров (7); N2 - силы, действующие на засыпной материал (8) в зонах между отверстиями (6); N3 - силы, действующие на засыпной материал (8) за отверстиями (6); N4 - силы давления на стенки стабилизирующего элемента (2), создаваемые силами N2 и N3. Процесс морозного пучения грунта вокруг опорного элемента (1) будет протекать следующим образом [1]. При понижении температуры ниже начала кристаллизации почвенно-грунтовой воды промерзание поверхностных слоев земной коры вызовет процессы деформации. Эти деформации выразятся в увеличении объема. Развивающийся процесс деформации грунта вокруг опорного элемента (1) частично будет сдерживаться около отверстий (6) с контейнерами (7), при этом контейнеры (7) будут подвержены сдавливанию нормальными силами пучения N1. Расположение контейнеров (7) под тупым углом λ, к опоре (7) будет препятствовать их выдавливанию на поверхность грунта. При оттаивании грунта у контейнеров (7) может сохраняться частичная деформация. На линии между каждым отверстием (6) и опорным элементом (1) нормальные силы пучения будут иметь минимальные значения N3. В зонах между отверстиями (6) процесс деформации в виде нормальных сил пучения N2 будет оказывать сдавливающее действие на засыпной материал (8), находящийся в зоне промерзания. В свою очередь, сдавливание материала (8) трансформируется в силы давления N4 на стабилизирующий элемент (2), действующие по нормали относительно его оболочки (9) и тем самым оказывающие прижимающее действие на стабилизирующий элемент (2), который будет стремиться удерживать опору (1) в вертикальном положении. В целом, отверстия (6) с контейнерами (7) и засыпной материал (8) формируют вокруг опорного элемента (1) область, где действуют минимальные силы пучения, а наличие стабилизирующего элемента (2) лишает опорный элемент (1) некоторой условной точки поворота, вокруг которой опорный элемент поворачивался бы при боковом отклонении и которую при отсутствии предложенных мероприятий приобрел бы опорный элемент (1) в районе нижней границы промерзания грунта.In FIG. 3 schematically shows the action of forces arising from frost heaving of the soil. Considering the properties of the filler, heaving will not develop inside the stabilizing element (2) and containers (7), slight heaving is possible inside the filling material (8), but only if it is saturated with moisture to the freezing line, but this heaving will be significantly lower than the heaving of the surrounding soil, since the backfill material (8) is compacted and may consist of large diameter fractions, and the compacted volume or the volume consisting of large diameter fractions is less susceptible to heaving [1]. The diagram shows the action of only normal heaving forces. The action of heaving tangential forces, tending to move the support element (1) upwards, is not taken into account in the diagram, because this movement will be significantly opposed by the crossbars (4), the support heel (5) and the stabilizing element (2). The following designations are adopted on the scheme: N1 - forces acting on the walls of containers (7); N2 - forces acting on the filling material (8) in the areas between the holes (6); N3 - forces acting on the filling material (8) behind the holes (6); N4 - pressure forces on the walls of the stabilizing element (2), created by the forces N2 and N3. The process of frost heaving of the soil around the support element (1) will proceed as follows [1]. When the temperature drops below the beginning of the crystallization of soil and ground water, the freezing of the surface layers of the earth's crust will cause deformation processes. These deformations will be expressed in an increase in volume. The developing process of soil deformation around the support element (1) will be partially restrained near the holes (6) with containers (7), while the containers (7) will be subject to compression by normal heaving forces N1. The arrangement of containers (7) at an obtuse angle λ to the support (7) will prevent them from being squeezed out onto the soil surface. When the ground thaws, containers (7) may retain partial deformation. On the line between each hole (6) and the support element (1), the normal heaving forces will have minimum values N3. In the zones between the holes (6), the deformation process in the form of normal heaving forces N2 will exert a compressive effect on the filling material (8) located in the freezing zone. In turn, the compression of the material (8) is transformed into pressure forces N4 on the stabilizing element (2), acting along the normal relative to its shell (9) and thereby exerting a pressing effect on the stabilizing element (2), which will tend to hold the support (1 ) in a vertical position. In general, holes (6) with containers (7) and filling material (8) form around the support element (1) an area where the minimum heaving forces act, and the presence of a stabilizing element (2) deprives the support element (1) of some conditional turning point , around which the support element would rotate in case of lateral deviation and which, in the absence of the proposed measures, the support element (1) would acquire in the region of the lower boundary of soil freezing.

Расстояние от центров отверстий (6) до оси опорного элемента (1) - r (см. фиг. 1), количество отверстий - n, их диаметр - d и угол наклона - λ определяют, исходя из местных условий и характеристик деформируемости промерзающего грунта: величины пучения - hi, интенсивности пучения - ƒ и модуля пучения - m. Характеристики деформируемости промерзающего грунта связаны между собой следующим отношением, определяемым на основе экспериментальных данных о пучении. Модуль пучения m, см/м, под которым понимается величина пучения, отнесенная к слою промерзающего пучащегося грунта мощностью 1 м, определяется как [1]:The distance from the centers of the holes (6) to the axis of the support element (1) - r (see Fig. 1), the number of holes - n, their diameter - d and the angle of inclination - λ are determined based on local conditions and characteristics of the deformability of the freezing soil: heaving values - h i , heaving intensity - ƒ and heaving modulus - m. The characteristics of the deformability of the freezing soil are interconnected by the following relation, determined on the basis of experimental data on heaving. The heaving modulus m, cm/m, which refers to the amount of heaving referred to a layer of freezing heaving soil with a thickness of 1 m, is defined as [1]:

Figure 00000001
Figure 00000001

где z0i - мощность слоя немерзлого грунта, м, вызывающего деформации пучения величиной hi, м. Интенсивность пучения ƒ представляет собой дифференцированную по глубине пучащегося слоя алгебраическую сумму деформаций грунта за счет перемещения его вверх [1]:where z 0i is the thickness of the non-frozen soil layer, m, causing heaving deformations of the value h i , m.

Figure 00000002
Figure 00000002

Модуль пучения m и интенсивность пучения ƒ связаны через среднюю интенсивность пучения [1]:The heaving modulus m and the heaving intensity ƒ are related through the average heaving intensity [1]:

Figure 00000003
Figure 00000003

где

Figure 00000004
- средняя интенсивность пучения, %.where
Figure 00000004
- average swelling intensity, %.

Чтобы максимально скомпенсировать интенсивность пучения ƒ вокруг опорного элемента по эпюре интенсивности ƒ из [1], приведенной на фиг.4, графо-аналитическим методом сначала определяется угол наклона отверстий (6) λ, а затем, используя значение λ, определяется расстояние г от центров отверстий (6) до оси опорного элемента (1). На эпюре интенсивности показаны изменения интенсивности по глубине слоя промерзающего грунта Z, причем ось Z условно совмещена с вертикальной осью опорного элемента (1). Интенсивность пучения ƒ определяет переход объемной и линейной деформации грунта «от точки» к массиву в целом, также эпюра показывает, что интенсивность пучения в верхних промерзающих слоях грунта выше, чем в нижних. Для определения λ, и r на эпюре дополнительно строится отрезок ab, соединяющий точку а наибольшей интенсивности, расположенной практически на поверхности грунта, с точкой b, расположенной на границе промерзания. Далее через точку b строится осевая линия О, которая параллельна оси Z, затем путем зеркального отображения отрезка ab относительно оси О строится отрезок ас, который продлевается до пересечения с осью Z (е - точка пересечения) и потом измеряется угол λ. Расстояние r от центров отверстий (6) до оси опорного элемента (1) определяется по известной формуле:In order to maximally compensate for the heaving intensity ƒ around the support element, according to the intensity diagram ƒ from [1], shown in Fig. 4, the graphic-analytical method first determines the angle of inclination of the holes (6) λ, and then, using the value λ, determines the distance r from the centers holes (6) to the axis of the supporting element (1). The intensity diagram shows changes in intensity over the depth of the freezing soil layer Z, with the Z axis conventionally aligned with the vertical axis of the support element (1). The intensity of heaving ƒ determines the transition of volumetric and linear deformation of the soil "from a point" to the array as a whole, and the plot also shows that the intensity of heaving in the upper freezing soil layers is higher than in the lower ones. To determine λ, and r, a segment ab is additionally constructed on the diagram, connecting point a of the greatest intensity, located almost on the soil surface, with point b, located on the freezing boundary. Further, through the point b, an axial line O is constructed, which is parallel to the Z axis, then, by mirroring the segment ab relative to the O axis, the segment ac is constructed, which is extended to the intersection with the Z axis (e is the intersection point) and then the angle λ is measured. The distance r from the centers of the holes (6) to the axis of the support element (1) is determined by the well-known formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где h-высота опорного элемента (1) (см. фиг. 4). Значение высоты опорного элемента h в расчете берется для того, чтобы максимально обеспечить устойчивость элемента (1) в периоды отсутствия пучения за счет естественного грунта, окружающего опорный элемент (1). Наклон отверстий (6) под углом λ будет способствовать снижению интенсивности ƒ пучения грунта в области между отверстиями (6) и опорным элементом (1) (см. фиг. 3). Чтобы создать эффективную область действия минимальных сил пучения (см. фиг. 3), значения n и d рассчитываются в зависимости от степени пучинистости грунтов. В свою очередь, грунты по степени пучинистости подразделены на группы [1]. Например, при 0 < m ≤ 3,5 (слабопучинистые грунты) и мощности слоя z0i=l м из уравнений (1) и (3) можно определить, что hi составит до 3,5 см (вниз и в горизонтальных направлениях приращение тоже составит до 3,5 см), а

Figure 00000006
будет до 3,38%. При этом объем грунта Vп в радиусе примерно 0,7-0,8 м вокруг опоры при его промерзании может увеличиться до 10-12% (здесь еще учитывается объем засыпного материала (8)):where h is the height of the support element (1) (see Fig. 4). The value of the height of the support element h in the calculation is taken in order to maximize the stability of the element (1) during periods of absence of heaving due to the natural soil surrounding the support element (1). The inclination of the holes (6) at an angle λ will help reduce the intensity ƒ of heaving of the soil in the area between the holes (6) and the support element (1) (see Fig. 3). To create an effective area of action of the minimum heaving forces (see Fig. 3), the values of n and d are calculated depending on the degree of soil heaving. In turn, the soils are divided into groups according to the degree of heaving [1]. For example, at 0 < m ≤ 3.5 (slightly heaving soils) and layer thickness z 0i = l m, from equations (1) and (3) it can be determined that h i will be up to 3.5 cm (down and in horizontal directions the increment will also be up to 3.5 cm), and
Figure 00000006
will be up to 3.38%. At the same time, the volume of soil Vp within a radius of approximately 0.7-0.8 m around the support, when it freezes, can increase up to 10-12% (here, the volume of backfill material (8) is also taken into account):

Figure 00000007
Figure 00000007

где Vн - объем грунта вокруг опорного элемента до промерзания в радиусе 0,7-0,8 м.where Vn is the volume of soil around the support element before freezing within a radius of 0.7-0.8 m.

Для компенсации приращения объема грунта вокруг опоры в радиусе 0,7-0,8 м до начала процесса промерзания 10-12% объема грунта (объема приращения грунта за счет пучения) изымается путем выполнения отверстий (6), в которые помещают контейнеры (7), не подвергающиеся морозному пучению. Чтобы определить оптимальные значения n и d, решается оптимизационная задача с ограничениями, где целевая функция f(n,d) равняется внутреннему объему одного отверстия (6), умноженного на их количество n: f(n,d)=(3,14×(d/2)2×L)×n (L-длина наклонного отверстия (6), см. фиг. 1), при этом (3,14×(d/2)2×L)×n=0.12 × Vн. Оптимальное решение - это набор переменных n и d, при которых целевая функция принимает максимальное значение. В качестве ограничений выбраны возможные затраты на технологические операции по выполнению n отверстий (ограничение n ≤ 6) и затраты на материалы (затраты на материалы при изготовлении контейнеров (7) с наполнителем), зависящие от d (ограничение d ≤ 0,15 м). В данной задаче максимальным значением целевой функции был приращенный объем грунта - 0.12 × Vн, который составлял 12% от объема грунта в радиусе 0,7-0,8 м вокруг опорного элемента при z0i=l м. Окончательно при 0 < m ≤ 3,5, hi=3,5 см,

Figure 00000008
=3,38% и h=3 м, значения d, n, λ и r составили соответственно: d=0,12 м, n=6, λ=167°, r=0,7 м.To compensate for the increase in soil volume around the support within a radius of 0.7-0.8 m before the freezing process begins, 10-12% of the soil volume (the volume of soil increment due to heaving) is removed by making holes (6) into which containers (7) are placed not subject to frost heaving. To determine the optimal values of n and d, an optimization problem with restrictions is solved, where the objective function f(n,d) is equal to the internal volume of one hole (6) multiplied by their number n: f(n,d)=(3.14× (d/2) 2 ×L)×n (L-length of the inclined hole (6), see Fig. 1), while (3.14×(d/2) 2 ×L)×n=0.12×Vn . The optimal solution is a set of variables n and d for which the objective function takes the maximum value. Possible costs for technological operations for making n holes (limit n ≤ 6) and costs for materials (costs for materials in the manufacture of containers (7) with filler) depending on d (limit d ≤ 0.15 m) were chosen as restrictions. In this problem, the maximum value of the objective function was the incremental soil volume - 0.12 × Vn, which was 12% of the soil volume in a radius of 0.7-0.8 m around the support element at z 0i = l m. Finally, at 0 < m ≤ 3 .5, h i \u003d 3.5 cm,
Figure 00000008
=3.38% and h=3 m, the values of d, n, λ and r were respectively: d=0.12 m, n=6, λ=167°, r=0.7 m.

Для проверки эффективности применения в предложенном способе стабилизирующего элемента (2), отверстий (6), выполненных под углом X и установленных в эти отверстия контейнеров (7), в программе SolidWorks были разработаны три твердотельные модели, имитирующие установку опорного элемента (1) различными способами в грунт на глубину ниже глубины промерзания с имитацией закрепления его ригелем в непромерзающем слое. Эти модели исследовались в приложении COSMOSXpressStudy на предмет перемещений и деформации путем имитации воздействия нормальных сил пучения и имитации отклоняющей силы Р, которая имитирует полезную нагрузку опорного элемента (1), например, вес металлической сетки и различного вида приборов. Результатом являлась оценка влияния пустот и их размещение на величину перемещения и деформацию модели грунта. Оценка производилась по расчетным максимальным данным шкалы перемещения URES. Далее, путем сравнения максимальных значений перемещений в разных моделях определялась разница, которая показывала, какая часть исследуемого объема не будет подвержена действию нормальных сил пучения, потому что в реалии пустоты заполнятся контейнерами (7) и засыпным материалом (8). Имитируемый промерзающий массив грунта у всех моделей имел объем 1 м3, глубина установки опоры - 1,2 м, высота опоры во всех моделях - 3 м. Первая модель, представленная на фиг. 5, имитировала установку опорного элемента (1) без отверстий (6) и стабилизирующего элемента (2), вторая модель, представленная на фиг. 6, имитировала установку опорного элемента (1) с стабилизирующим элементом (2) и отверстиями (6), которые выполнены по отношению к (1) под острым углом, третья модель, представленная на фиг. 7, имитировала установку опорного элемента (1) согласно предлагаемому способу. Имитирующие силы пучения прикладывались ко всем граням массива грунта в каждой модели в виде распределенной силы 200 кН, а отклоняющая сила Р опорного элемента (1) во всех моделях прикладывалась в виде сосредоточенной силы 50 Н. Здесь надо отметить, что результаты анализа в приложении COSMOSXpressStudy базируются на линейном статическом анализе (поведение материала является линейным согласно закону Гука), и предполагается изотропный материал (в качестве имитирующего грунт материала бралась резина и некоторые виды пластиков). Чтобы использовать приложение COSMOSXpressStudy для исследования деформированного состояния грунта, являющегося несплошным зернистым или дисперсным материалом, были учтены допущения и ограничения, сформулированные и обоснованные в [3]: «…при определении напряжений в массиве принимают, что грунт является сплошным линейно-деформируемым телом, испытывающим одноразовое загружение». Также было учтено то, что экспериментально показана возможность решения задачи об упруго-пластичном деформировании промерзающего грунта расчетными методами [1]. Поэтому решаемая задача об определении деформаций (деформируемого состояния) некоторого объема грунта при моделировании одноразового воздействия на него нагрузки, имитирующей нормальные силы пучения, решаемая с помощью приложения COSMOSXpressStudy, будет иметь корректный характер. Результаты анализа, приведенные на фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7, показывают, что наименьшие перемещения в модели и наибольшее отклонение опорного элемента (1) у модели без отверстий и стабилизирующего элемента (фиг. 5), а наибольшие перемещения и наименьшее отклонение опорного элемента у модели, имитирующей установку опоры согласно предложенному способу (фиг. 7). Сравнивая максимальные значения шкал URES - 2,068 у модели (фиг. 5) и 2,341 у модели (фиг. 7) было определено, что в модели, имитирующей установку элемента (1) согласно предлагаемому способу (фиг. 7), 12% объема грунта не будет подвержена морозному пучению. Степени отклонений элемента (1) сравнивались с помощью градусной меры, которая была использована только для оценки эффективности применения предлагаемого способа (в реалии опора не будет отклоняться на столько градусов, как показано на результатах анализов). Сравнивая результаты анализов (фиг. 5 и фиг. 7), было установлено, что в модели, имитирующей установку опорного элемента (1) согласно предлагаемому способу (фиг. 7), степень отклонения опорного элемента (1) при равных нагрузках на 40% меньше, чем в модели (фиг. 5). Анализ деформированной формы модели (фиг. 7) подтвердил, что стабилизирующий элемент (2) препятствует боковому отклонению опоры (1) при действии нормальных сил пучения. Еще одним результатом анализа перемещений и деформаций моделей было подтверждение того, что наклон отверстий (6) под тупым углом по отношению к опорному элементу (1) будет в меньшей степени способствовать выдавливанию контейнеров (7) на поверхность при действии нормальных сил пучения. Все три модели были исследованы и на действие неравномерной нагрузки. К граням, имитирующим массив грунта, каждой модели прикладывалась неравномерная нагрузка со значениями: 200 кН, 195 кН, 190 кН и 180 кН, а отклоняющая сила Р элемента (1) во всех моделях прикладывалась в виде сосредоточенной силы 50 Н. Результаты анализа показали, что наименьшее отклонение опорного элемента (1) было в модели, имитирующей его установку согласно предложенному способу.To test the effectiveness of the proposed method of using a stabilizing element (2), holes (6) made at an angle X and containers (7) installed in these holes, three solid models were developed in the SolidWorks program that simulate the installation of the support element (1) in various ways. into the ground to a depth below the freezing depth with imitation of its fixing by a crossbar in a non-freezing layer. These models were studied in the COSMOSXpressStudy application for displacement and deformation by simulating the effects of normal heaving forces and simulating the deflecting force P, which simulates the payload of the supporting element (1), for example, the weight of a metal mesh and various types of devices. The result was an assessment of the influence of voids and their placement on the amount of displacement and deformation of the soil model. The assessment was made according to the calculated maximum data of the URES displacement scale. Further, by comparing the maximum values of displacements in different models, the difference was determined, which showed what part of the studied volume would not be subject to the action of normal heaving forces, because in reality the voids would be filled with containers (7) and backfill material (8). The simulated freezing mass of soil in all models had a volume of 1 m 3 , the installation depth of the support was 1.2 m, and the support height in all models was 3 m. The first model shown in FIG. 5 simulated the installation of a support element (1) without holes (6) and a stabilizing element (2), the second model shown in FIG. 6 simulated the installation of a support element (1) with a stabilizing element (2) and holes (6), which are made with respect to (1) at an acute angle, the third model shown in FIG. 7 simulated the installation of the support element (1) according to the proposed method. Simulating heaving forces were applied to all faces of the soil mass in each model in the form of a distributed force of 200 kN, and the deflecting force P of the support element (1) in all models was applied in the form of a concentrated force of 50 N. It should be noted here that the results of the analysis in the COSMOSXpressStudy application are based on a linear static analysis (the behavior of the material is linear according to Hooke's law), and an isotropic material is assumed (rubber and some types of plastics were taken as a soil-simulating material). In order to use the COSMOSXpressStudy application to study the deformed state of soil, which is a discontinuous granular or dispersed material, the assumptions and limitations formulated and justified in [3] were taken into account: one-time download. It was also taken into account that the possibility of solving the problem of elastic-plastic deformation of freezing soil by calculation methods was experimentally shown [1]. Therefore, the problem to be solved about determining the deformations (deformed state) of a certain volume of soil when modeling a one-time impact on it of a load that simulates normal heaving forces, which is solved using the COSMOSXpressStudy application, will have a correct character. The analysis results shown in FIG. 5, fig. 6 and FIG. 7 show that the smallest displacements in the model and the largest deviation of the support element (1) in the model without holes and a stabilizing element (Fig. 5), and the largest displacements and the smallest deviation of the support element in the model simulating the installation of the support according to the proposed method (Fig. 7). Comparing the maximum values of the URES scales - 2.068 for the model (Fig. 5) and 2.341 for the model (Fig. 7), it was determined that in the model simulating the installation of the element (1) according to the proposed method (Fig. 7), 12% of the soil volume is not will be subject to frost heaving. Degrees of element (1) deviations were compared using a degree measure, which was used only to assess the effectiveness of the proposed method (in reality, the support will not deviate by as many degrees as shown in the analysis results). Comparing the results of the analyzes (Fig. 5 and Fig. 7), it was found that in the model simulating the installation of the support element (1) according to the proposed method (Fig. 7), the degree of deviation of the support element (1) under equal loads is 40% less than in the model (Fig. 5). Analysis of the deformed shape of the model (Fig. 7) confirmed that the stabilizing element (2) prevents the lateral deflection of the support (1) under the action of normal heaving forces. Another result of the analysis of displacements and deformations of the models was the confirmation that the inclination of the holes (6) at an obtuse angle with respect to the support element (1) would be less conducive to extrusion of containers (7) to the surface under the action of normal heaving forces. All three models were also investigated for the action of uneven loading. An uneven load with values of 200 kN, 195 kN, 190 kN and 180 kN was applied to the faces imitating the soil mass, and the deflecting force P of the element (1) in all models was applied in the form of a concentrated force of 50 N. The results of the analysis showed that that the smallest deviation of the support element (1) was in the model simulating its installation according to the proposed method.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:Thus, the above information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed method:

- заявленный способ при его осуществлении предназначен для использования в строительстве, а именно при сооружении опор сигнализационного ограждения и его элементов (например, ворот, калиток), а также при монтаже опор (стоек) с размещенными на них периметровыми средствами обнаружения в грунтах, подверженных морозному пучению;- the claimed method, when implemented, is intended for use in construction, namely, during the construction of signal fence supports and its elements (for example, gates, gates), as well as during the installation of supports (racks) with perimeter detection devices placed on them in soils subject to frost heaving;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.- for the claimed method in the form as it is described in the independent paragraph of the stated claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application is confirmed.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Орлов В.О., Дубнов Ю.Д., Меренков Н.Д. Пучение промерзающих грунтов и его влияние на фундаменты сооружений. Л., Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1977, 184 с.1. Orlov V.O., Dubnov Yu.D., Merenkov N.D. Heaving of freezing soils and its effect on the foundations of structures. L., Stroyizdat, Leningrad. department, 1977, 184 p.

2. Хафизов Роберт Мияссарович. Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты). Патент РФ №2515246, заявка №2012147045/03 от 07.11.2012 г., МПК E02D 27/35.2. Khafizov Robert Miyassarovich. Method for protecting supporting elements from frosty buckling of soil (versions). RF patent No. 2515246, application No. 2012147045/03 dated 07.11.2012, IPC E02D 27/35.

3. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Учебник для вузов. -М.: Стройиздат, 1981. - 319 с, ил.3. Dalmatov B. I. Mechanics of soils, foundations and foundations. Textbook for high schools. -M.: Stroyizdat, 1981. - 319 p., ill.

Claims (1)

Способ установки опорных элементов конструкций технических средств систем охраны объектов в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах, включающий расположенный в грунте опорный элемент, нижнюю часть которого заглубляют ниже границы сезонного промерзания грунта в заранее приготовленное отверстие с последующей засыпкой и утрамбовкой засыпным материалом всего объема выбранного грунта, вокруг опорного элемента в слое сезонного промерзания размещают незамерзающий материал, заключенный в защитные оболочки, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта, и оснащают часть длины опорного элемента стабилизирующим элементом, отличающийся тем, что защитные оболочки, выполняют в виде пластичных и герметичных контейнеров, которые помещают в заранее подготовленные отверстия диаметром d, выполненные до границы промерзания в количестве n штук и размещенные на расстоянии радиуса r от центра опорного элемента, причем эти отверстия выполняют наклонными по отношению к оси опорного элемента таким образом, чтобы центральная ось каждого отверстия при условном пересечении с осью опорного элемента образовывала с ней тупой угол λ, заглубление стабилизирующего элемента, геометрическая форма которого представляет собой круглый усеченный конус, производят в сезоннопромерзающем слое, при этом нижнюю часть стабилизирующего элемента большим основанием размещают на нижней границе промерзания грунта, значения r, n, d и λ определяют исходя из характеристик деформируемости промерзающего грунта, таких как: величина пучения hi, интенсивность пучения ƒ, модуль пучения m, причем λ и r определяют графо-аналитическим методом по эпюре интенсивности ƒ, а n и d - расчетным методом путем решения оптимизационной задачи, в которой целевая функция f(n,d) принимает максимальное значение, равное приращению объема грунта при его пучении вокруг опорного элемента и которое зависит от значений hi, и m для данного грунта, при этом для n и d задаются ограничения: для n - возможные затраты на технологические операции по выполнению n отверстий, для d - затраты на материалы, зависящие от d.SUBSTANCE: method for installation of support elements of structures of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils, including a support element located in the soil, the lower part of which is buried below the border of seasonal soil freezing into a pre-prepared hole, followed by backfilling and tamping with filling material of the entire volume of the selected soil, around the support element in the layer of seasonal freezing, non-freezing material is placed, enclosed in protective shells capable of absorbing the lateral pressure of heaving soil without destruction, and part of the length of the support element is equipped with a stabilizing element, characterized in that the protective shells are made in the form of plastic and sealed containers, which are placed in advance prepared holes with a diameter d, made up to the freezing boundary in the amount of n pieces and placed at a distance of radius r from the center of the support element, and these holes are made inclined with respect to the axis of the support element tape in such a way that the central axis of each hole, at conditional intersection with the axis of the supporting element, forms an obtuse angle λ with it, the deepening of the stabilizing element, the geometric shape of which is a round truncated cone, is carried out in a seasonally freezing layer, while the lower part of the stabilizing element is placed with a large base at the lower boundary of soil freezing, the values of r, n, d and λ are determined based on the characteristics of the deformability of the freezing soil, such as: heaving value h i , heaving intensity ƒ, heaving modulus m, and λ and r are determined by the graph-analytical method according to the intensity diagram ƒ, and n and d - by calculation method by solving an optimization problem in which the objective function f(n,d) takes the maximum value equal to the increment of the soil volume during its heaving around the support element and which depends on the values of h i , and m for a given soil, while restrictions are set for n and d: for n - possible costs for technol logical operations to make n holes, for d - the cost of materials, depending on d.
RU2021122974A 2021-07-29 2021-07-29 Method for installation of supporting structural elements of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils RU2769160C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122974A RU2769160C1 (en) 2021-07-29 2021-07-29 Method for installation of supporting structural elements of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122974A RU2769160C1 (en) 2021-07-29 2021-07-29 Method for installation of supporting structural elements of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769160C1 true RU2769160C1 (en) 2022-03-28

Family

ID=81075927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021122974A RU2769160C1 (en) 2021-07-29 2021-07-29 Method for installation of supporting structural elements of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769160C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU796317A1 (en) * 1979-02-26 1981-01-15 Ордена Октябрьской Революции Все-Союзный Государственный Проектно- Изыскательский И Научно-Исследова-Тельский Институт Энергетическихсистем И Электрических Сетей"Энергосетьпроект" Foundation in swelling soil
SU903472A1 (en) * 1980-04-23 1982-02-07 Одесский Инженерно-Строительный Институт Method of construction a wall in soil
RU2024691C1 (en) * 1991-04-26 1994-12-15 Пинчук Петр Степанович Method for protecting bridge pier against freezing swelling
RU2078889C1 (en) * 1993-08-06 1997-05-10 Хабаровский филиал научно-производственного объединения Дальневосточного научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации Fence erected on swelling soils
RU2515246C1 (en) * 2012-11-07 2014-05-10 Роберт Мияссарович Хафизов Method to protect support elements from frost heaving of soil (versions)
RU170985U1 (en) * 2016-12-07 2017-05-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Anchor pile

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU796317A1 (en) * 1979-02-26 1981-01-15 Ордена Октябрьской Революции Все-Союзный Государственный Проектно- Изыскательский И Научно-Исследова-Тельский Институт Энергетическихсистем И Электрических Сетей"Энергосетьпроект" Foundation in swelling soil
SU903472A1 (en) * 1980-04-23 1982-02-07 Одесский Инженерно-Строительный Институт Method of construction a wall in soil
RU2024691C1 (en) * 1991-04-26 1994-12-15 Пинчук Петр Степанович Method for protecting bridge pier against freezing swelling
RU2078889C1 (en) * 1993-08-06 1997-05-10 Хабаровский филиал научно-производственного объединения Дальневосточного научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации Fence erected on swelling soils
RU2515246C1 (en) * 2012-11-07 2014-05-10 Роберт Мияссарович Хафизов Method to protect support elements from frost heaving of soil (versions)
RU170985U1 (en) * 2016-12-07 2017-05-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Anchor pile

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Baus et al. Bearing capacity of strip footing above void
Tharp Mechanics of upward propagation of cover-collapse sinkholes
Stuedlein et al. Design and performance of a 46-m-high MSE wall
Choudhary et al. Uplift capacity of horizontal anchor plate in geocell reinforced sand
Elshazly et al. Reliability of conventional settlement evaluation for circular foundations on stone columns
Filz et al. Design of bridging layers in geosynthetic-reinforced, column-supported embankments
Dhar et al. Two-dimensional analyses of thermoplastic culvert deformations and strains
Bahmanpour et al. The effect of underground columns on the mitigation of liquefaction in shaking table model experiments
Jha et al. Bearing capacity and settlement characteristics of sand subgrades with vertical reinforcement supporting a square footing
Suksiripattanapong et al. Numerical analysis of bearing reinforcement earth (BRE) wall
CN110781544A (en) Model building system for rock soil and tunnel structure
Zhang et al. Inelastic pile behavior with and without liquefaction effects
Xiao et al. Experimental study investigating deformation behavior in land overlying a karst cave caused by groundwater level changes
RU2769160C1 (en) Method for installation of supporting structural elements of technical means of object protection systems in seasonally freezing heaving soils
Yamazoe et al. A rational design approach to peat ground improvement by vertical drains
Yildiz et al. Numerical modelling of Haarajoki test embankment on soft clays with and without PVDs
Chiou et al. Three-dimensional finite element analysis of laterally loaded bridge caisson foundations in gravelly soil
Sadr et al. Experimental and analytical study on soilbag and encased sand columns in loose sand
Sargand et al. Soil pressure measured at various fill heights above deeply buried thermoplastic pipe
Ramadan et al. Effect of large-span three-sided culvert configuration on its performance at service and ultimate loading conditions
Kelly et al. Geotechnical and Structural stochastic analysis of piled solar farm foundations
Haddad et al. Performance of Bucket Foundation Resting on Sand Subjected To Vertical Load
Justo et al. Environmental and mechanical aspects of an anchored mesh for stabilisation of a cliff at La Alhambra
Alkahtani et al. Response of piers installed in sand near sloping ground under inclined loading
Kuo et al. Numerical Modeling of Piled Retaining Wall in Unsaturated Adelaide Clays