Интересные изобретения
земляного сооружения при эксплуатации. В результате водопропускное сооружение и дорожное полотно на участке стока выходит из строя раньше нормативного срока службы водопропускного сооружения.
Известное водопропускное сооружение на вечномерзлых грунтах обеспечивает стабильный режим его работы в первые два-три года эксплуатации, что является его достоинством.
Однако срок службы водопропускного сооружения в стабильном режиме значительно меньше нормативного срока службы водопропускного сооружения( 10 лет). Это обусловлено изменением равномерности гидравлического режима водотока по длине общей фильтрующей секции с увеличением гидравлического напора воды в зонах стыковки соседних секций водопропускного сооружения, приводящих к их расстыковке в самом водопропускном сооружении, к нарушению целостности водопропускного сооружения в процессе его эксплуатации и к потере надежности и устойчивости земляного полотна линейного сооружения.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности является водопропускное сооружение на вечномерзлых грунтах, принцип работы которого заключается в свободном пропуске и отводе поверхностных и грунтовых вод от тела земляного полотна [ Патент 2186170 РФ. Фильтрующая насыпь на слабых грунтах. А. А. Пиотрович, С. М. Жданова; ДВГУПС, – Хабаровск. 2002 г.].
Водопропускное сооружение на вечномерзлых грунтах представляет собой дренажную секцию из контейнеров с сортированным скальным грунтом, уложенных рядами по высоте перпендикулярно оси дорожного полотна линейного сооружения, на предварительно спланированное основание с понижением его продольного уклона в сторону выпуска. Секция выполнена в русле водотока в основании дорожного полотна и выполняет дренажную и охлаждающую функции за счет наличия пустот между фракциями скального грунта.
Контейнеры уложены по высоте рядами. При этом уложенные по периметру секции контейнеры связаны между собой. В поперечном сечении связанные контейнеры образуют арку, которая армирует дренажную секцию, сохраняя целостность водопропускного сооружения в процессе длительной эксплуатации.
Для обеспечения проектной формы водопропускного сооружения дренажная секция по внешнему периметру обернута синтетическим нетканым материалом.
Дренажная секция выполнена перпендикулярно дорожному полотну линейного сооружения на предварительно спланированном естественном основании с продольным уклоном в сторону канавы выпуска. В результате входное отверстие дренажной секции расположено выше, чем ее выходное отверстие на выпуске.
Устройство работает следующим образом.
В летний период поток поверхностных и грунтовых вод выпускается через пустоты скального грунта контейнеров дренажной секции с нагорной территории, прилегающей к дорожному полотну, в подгорную территорию.
В течение 7 – 8 лет водопропускное сооружение работает в стабильном режиме.
При этом грунты основания в результате конвективного теплообмена скального грунта дренажной секции с воздухом и грунтами основания находятся в мерзлом состоянии, живое сечение потока воды и гидравлический режим водотока по длине общей секции водопропускного сооружения остается постоянным, и, как следствие, обеспечивается стабильный выпуск поверхностной и грунтовой вод по водопропускному сооружению и по канаве выпуска. Вода по канаве выпуска благодаря ее продольному уклону дна стекает в пониженную часть рельефа.
Однако с течением времени дно канавы выпуска заиливаются и под канавой выпуска образуется горб из мерзлого грунта, что нарушает единый температурный режим в основании дорожного полотна и канаве выпуска.
Наличие горба из мерзлого грунта приводит к сужению периметра канавы выпуска с подгорной низовой стороны и нарушению гидравлического режима водотока. Между дорожным полотном линейного сооружения и канавой выпуска происходит скопление воды и образование застойного участка. Застой воды способствует протаиванию мерзлоты в грунтах под водопропускным сооружением и неравномерной осадке тела дорожного полотна.
Неравномерная осадка грунтов основания дорожного полотна под водопропускным сооружением приводит к сужению периметра живого сечения потока поверхностных и грунтовых вод и нарушению равномерности гидравлического режима водотока в водопропускном сооружении, что приводит к выходу из строя водопропускного сооружения раньше нормативного срока его службы. В течение нормативного срока его службы для стабильного режима выпуска поверхностной и грунтовой вод требуется ремонт водопропускного сооружения.
В течение срока службу дорожного полотна линейного сооружения ремонты водопропускного сооружения осуществляется многократно.
Достоинством известного водопропускного сооружения является увеличение его срока службы в стабильном режиме до 7 – 8 лет за счет обеспечения конвективного теплообмена скального грунта дренажной секции с воздухом и грунтами основания, обеспечивающего сохранение грунтов основания в мерзлом состоянии.
Однако срок службы водопропускного сооружения в стабильном режиме меньше нормативного срока службы водопропускного сооружения( 10 лет), что является недостатком известного
38 Территория геотехники № 1 / 2016