Инновационная бесшовная георешетка с ячеистой структурой для укрепления грунта, способ и заготовка для ее получения

Инновационная бесшовная георешетка с ячеистой структурой для укрепления грунта, способ и заготовка для ее получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям георешеток, и может быть использовано для укрепления береговых линий и русел водоемов, откосов, конусов мостов подпорных стенок в нефтегазовой, транспортной, гидротехнической и других отраслях строительства, требующих от георешеток повышенных стабильных показателей по прочности и долговечности.

Из уровня техники широко известна георешетка типа «ГЕОВЕБ» для укрепления откосов, выполненная в виде соединенных между собой в шахматном порядке с заданным шагом по их боковым поверхностям лент из полимерного материала, фиксируемых на откосе в растянутом положении с образованием ромбовидных ячеек (см. патент РФ RU 2152479, E02D 17/20, 2000).

Известна также георешетка, образованная полосами из полимерного материала, расположенными на полимерном основании с образованием заполняемых сыпучим материалом ячеек с частично отогнутыми против направления уклона откоса стенками (см. патент Швейцарии СН652155, E02D 17/20, 1985).

Известна георешетка из полимерного материала с ромбовидными ячейками, которые образованы соединенными между собой перфорированными полимерными лентами при растяжении георешетки, при этом положение ячеек на откосе зафиксировано анкерами, а сами ячейки заполнены сыпучим материалом (см. патент Японии JP 56016730, E02D 17/20, 1981).

Известные конструкции георешеток для укрепления грунтовых сооружений не в полной мере решают задачу закрепления материала на откосе в связи с возможным смещением георешетки вниз по откосу под воздействием материала заполнения как во время размещения материала в ее ячейках, так и в процессе эксплуатации после размещения материала заполнения ячеек, в качестве которого может быть использована торфопесчаная смесь, щебень или комбинация различных сыпучих материалов, следствием чего является потеря заданного профиля откоса за счет образования у его основания скопления засыпаемого в ячейки материала.

Из уровня техники известна заготовка для георешетки, выполненная из листового материала, в котором выполнены отверстия сегментовидной формы в виде рядов со смещением соседних рядов друг относительно друга (см. патент РФ RU 2090702, 20.09.1997). Георешетку получают путем растягивания заготовки с образованием объемной ячеистой структуры. Недостатком данной заготовки является то, что при ее растягивании происходит пластическая деформация материала листа, которая может привести к неравнопрочности георешетки. Кроме того, в растянутом состоянии толщина перегородок в образованной ячейке, т.е. расстояние между краями соседних сегментовидных отверстий, непостоянно. Более тонкие части перегородок являются концентраторами напряжений, что снижает прочность решетки на разрыв.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является листовая заготовка, полученная из нее бесшовная георешетка, а также способ ее получения, описанные в разделе «Уровень техники» патента РФ RU 2090702, 20.09.1997. Заготовка выполнена в виде полимерного листа с щелевыми разрезами, расположенными со смещением. Бесшовная георешетка получена растягиванием данной заготовки. Недостатком наиболее близкого аналога также является низкая прочность решетки на разрыв, поскольку при растягивании заготовки концы щелевых разрезов являются концентраторами напряжений.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известных аналогов.

Технический результат заключается в повышении прочности решетки на разрыв и снижении трудоемкости ее изготовления.

Указанный технический результат достигается в заготовке для получения бесшовной георешетки за счет того, что она выполнена из листового полимерного материала, в котором выполнены разрезы в виде отрезков параллельных линий одинаковой длины, расположенных рядами со смещением линий разрезов соседних рядов вдоль направления разрезов, при этом соседние разрезы (2) в одном ряду (R₁, R₂, …R_N) выполнены на расстоянии S между их концами, отношение S/L=K1, где K1 составляет от 0,1 до 0,5, а разрезы (2) соседних рядов (R₁, R₂, …R_N) выполнены на расстоянии D друг от друга, отношение D/L=K2, где K2 составляет от 0,1 до 0,7, причем на концах разрезов выполнены отверстия овальной или круглой формы.

Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации заготовки за счет того, что:

- заготовка выполнена в виде полосы,

- листовой полимерный материал армирован сеткой,

- сетка выполнена из арамидной или углеродной нити,

- K1 составляет от 0,3 до 0,35,

- в заготовке выполнены дополнительные отверстия для тросов для закрепления георешетки на склоне в растянутом состоянии,

- в заготовке выполнены дополнительные отверстия для тросов, расположенные на параллельных прямых между рядами разрезов в шахматном порядке, при этом соседние дополнительные отверстия в продольном по отношению к линиям разрезов направлении расположены на расстоянии S+L друг от друга, а в поперечном по отношению к линиям разрезов направлении - на расстоянии 2D друг от друга,

- в заготовке выполнены дополнительные дренажные отверстия,

- листовой полимерный материал выполнен текстурированным,

- заготовка имеет ребра жесткости, выполненные в виде утолщений листового материала, ориентированных перпендикулярно и/или продольно по отношению к линиям разрезов,

- заготовка выполнена из цветного полимерного материала.

Указанный технический результат достигается в конструкции бесшовной георешетки, которая включает по меньшей мере одну упомянутую заготовку, растянутую в направлении, перпендикулярном линиям разрезов, с образованием объемной ячеистой конструкции.

Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации конструкции георешетки за счет того, что:

- через заготовку протянут по меньшей мере один трос для закрепления решетки на склоне,

- георешетка выполнена из нескольких заготовок, образующих секции решетки и соединенных между собой упомянутым тросом,

- георешетка выполнена с возможностью закрепления на откосе в растянутом состоянии анкерами,

- георешетка выполнена с возможностью заполнения ячеек наполнителями в виде песка и/или щебня, и/или торфопесчаной смеси и/или бетона.

Указанный технический результат достигается в способе получения бесшовной георешетки, включающем выполнение в полимерном листовом материале разрезов в виде отрезков параллельных линий одинаковой длины L, расположенных рядами (R₁, R₂, …R_N) со смещением линий разрезов соседних рядов вдоль направления разрезов, при этом соседние разрезы (2) в одном ряду (R₁, R₂, …R_N) выполняют на расстоянии S между их концами, отношение S/L=K1, где K1 составляет от 0,1 до 0,5, а разрезы (2) соседних рядов (R₁, R₂, …R_N) выполняют на расстоянии D друг от друга, отношение D/L=K2, где K2 составляет от 0,1 до 0,7.

Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации способа за счет того, что:

- используют листовой полимерный материал, армированный сеткой,

- используют текстурированный листовой полимерный материал,

- способ включает выполнение в листовом полимерном материале дополнительных отверстий, через которые протягивают тросы для закрепления георешетки на склоне в растянутом состоянии,

- способ включает выполнение в полимерном листовом материале дополнительных дренажных отверстий.

Изобретение поясняется представленными чертежами, где:

на фиг. 1 показана заготовка для получения бесшовной георешетки;

на фиг. 2 показана конструкция бесшовной георешетки;

на фиг. 3 показан вариант конструкции бесшовной георешетки с использованием тросов.

Заявленная заготовка для получения бесшовной георешетки (см. фиг. 1) выполнена в виде листового полимерного материала 1 (в частности, полимерной полосы), в котором выполнены щелевые разрезы 2 в виде отрезков прямых параллельных линий, как показано на фигуре 1. Выполнение разреза в виде прямой линии подразумевает то, что образованные при разрезании листа кромки смыкаются с друг другом по существу без формирования отверстия. Таким образом, образованный разрез 2 не является объемным, т.е. по существу не имеет толщины (имеет геометрическую форму линии). Такая форма разреза обеспечивает улучшение равнопрочности георешетки при разрывных нагрузках, поскольку в этом случае достигается наиболее равномерная толщина перемычек между соседними ячейками в готовой георешетке (см. фиг. 2). Такие разрезы могут быть выполнены с использованием известных режущих инструментов, например лезвий. Разрезы расположены в несколько рядов (R₁, R₂, …R_N) в шахматном порядке, т.е. отрезки соседних рядов смещены относительно друг друга в продольном направлении (вдоль направления разрезов). Каждый из разрезов 2 заканчивается овальным или круглым отверстием 3, что позволяет обеспечить более равномерное распределение напряжений в области концов разрезов при растягивании заготовки.

Разрезы 2 (за исключением разрезов у края листа) выполнены одинаковой длины L на одинаковом расстоянии S между концами соседних разрезов каждого ряда (R₁, R₂, …R_N) (в продольном направлении) и на одинаковом расстоянии D между разрезами соседних рядов (R₁, R₂, …R_N) (в поперечном направлении). При этом отношение S/L=K1, где K1 составляет от 0,1 до 0,5, наиболее предпочтительно от 0,3 до 0,35, а отношение D/L=K2, где K2 составляет от 0,1 до 0,7. Указанные расстояния между линейными разрезами обеспечивают наиболее равномерное распределение напряжений, возникающих при растягивании заготовки, что повышает прочность георешетки на разрыв при сохранении ее основных функциональных свойств.

Коэффициенты K1 и K2 выбираются из указанных диапазонов в зависимости от конкретных условий использования георешетки. Например, при укреплении с помощью заявленной решетки откосов с углом уклона 45° коэффициент K2 выбирается равным 0,7.

В предпочтительных вариантах реализации изобретения в листовом материале 1 выполнены дополнительные отверстия 4 для тросов 5 (см. фиг. 1, 3), предназначенные для закрепления георешетки в растянутом состоянии, например, на склоне. Отверстия 4 для тросов выполнены на параллельных прямых, расположенных между рядами (R₁, R₂, …R_N) разрезов 2 в шахматном порядке. При этом в продольном направлении (по отношению к линиям разрезов) соседние отверстия 4 расположены на расстоянии S+L друг от друга, а в поперечном - на расстоянии 2D.

Кроме того, в листе 1 могут быть также выполнены дополнительные дренажные отверстия 6 (см. фиг. 2, 3; на фиг. 1 не показаны), предназначенные для отвода воды из грунта, укрепляемого георешеткой.

В частном варианте реализации изобретения лист 1 полимерного материала может быть дополнительно армирован сеткой из арамидных («Кевлар», «СВМ»), или углеродных («Карбон»), или каких-либо других нитей (на фигурах не показаны), увеличивающих прочность заготовки в поперечном и продольном направлениях, что делает ячеистую конструкцию георешетки равнопрочной из-за отсутствия в ней неармированных сварных швов.

Кроме того, поверхность листового материала 1 заготовки может быть выполнена текстурированной для улучшения сцепления георешетки с грунтом.

Заготовка также может иметь ребра жесткости, выполненные в виде утолщений листа, ориентированных в перпендикулярном и/или продольном направлении (на чертежах не показаны) по отношению к линиям разрезов для увеличения устойчивости конструкции.

Лист 1 может быть выполнен из цветного полимерного материала, что позволит использовать растянутую георешетку в рекламных или информационных целях.

Георешетку получают из одной или нескольких упомянутых заготовок путем растягивания в направлении, перпендикулярном линиям разрезов 2 с получением объемной ячеистой конструкции (см. фиг. 2, 3). При этом концы решетки фиксируют на грунте с помощью анкеров. При использовании нескольких заготовок (секций георешетки) крайние отверстия 4 соседних секций совмещают друг с другом и через них протягивают тросы 5, которые соединяют соседние секции и одновременно закрепляют георешетку.

В зависимости от назначения конструкции ячейки георешетки заполняют различными наполнителями: песком, щебнем, торфопесчаной смесью, бетоном и т.д.

Использование предлагаемой конструкции заготовки и полученной из нее георешетки, позволяет обеспечить следующие преимущества:

- уменьшить степень вымывания заполнителя георешетки, что особенно важно при укреплении склонов,

- расширить возможности применения георешетки в новых областях, требующих повышенных показателей, например на откосах и в конусах мостов железных и автомобильных дорог, в защитных сооружениях трубопроводов, земляных насыпей, берегоукреплении и т.д.,

- повысить прочность конструкции по сравнению с объемными георешетками, полученными сваркой полимерных полос,

- существенно увеличить дренирующую способность конструкции,

- снизить цену монтажа конструкции,

- при заполнении ячеек бетоном возможно использовать георешетку для подъема по склону по образующимся ступеням,

- кроме того, дополнительно возможно использование сооружения из георешетки в качестве информационного или рекламного панно.

Следует отметить, что заявленное изобретение не ограничено частными вариантами реализации, приведенными в описании. Возможны также любые дополнительные усовершенствования изобретения, не выходящие за рамки предложенной совокупности существенных признаков.

1. Заготовка для получения бесшовной георешетки, выполненная из листового полимерного материала (1), в котором выполнены разрезы (2) в виде отрезков прямых параллельных линий одинаковой длины L, как показано на фигуре 1, расположенных рядами (R₁, R₂, …R_N) со смещением линий разрезов соседних рядов вдоль направления разрезов, при этомсоседние разрезы (2) в одном ряду (R₁, R₂, …R_N) выполнены на расстоянии S между их концами, отношение S/L=K1, где K1 составляет от 0,1 до 0,5,а разрезы (2) соседних рядов (R₁, R₂, …R_N) выполнены на расстоянии D друг от друга, отношение D/L=K2, где K2 составляет от 0,1 до 0,7.причем на концах разрезов (2) выполнены отверстия (3) овальной или круглой формы.

2. Заготовка по п. 1, выполненная в виде полосы.

3. Заготовка по п. 1, в которой листовой полимерный материал (1) армирован сеткой.

4. Заготовка по п. 3, в которой сетка выполнена из арамидной или углеродной нити.

5. Заготовка по п. 1, в которой K1 составляет 0,3 до 0,35.

6. Заготовка по п. 1, в которой выполнены дополнительные отверстия (4) для тросов (5) для закрепления георешетки на склоне в растянутом состоянии.

7. Заготовка по п. 6, в которой дополнительные отверстия (4) для тросов (5) расположены на параллельных прямых между рядами (R₁, R₂, …R_N) разрезов (2) в шахматном порядке, при этом соседние дополнительные отверстия (4) в продольном по отношению к линиям разрезов направлении расположены на расстоянии S+L друг от друга, а в поперечном по отношению к линиям разрезов направлении - на расстоянии 2D друг от друга.

8. Заготовка по любому из пп. 1-7, в которой выполнены дополнительные дренажные отверстия (6).

9. Заготовка по любому из пп. 1-7, в которой листовой полимерный материал выполнен текстурированным.

10. Заготовка по любому из пп. 1-7, имеющая ребра жесткости, выполненные в виде утолщений листового материала, ориентированных перпендикулярно и/или продольно по отношению к линиям разрезов.

11. Заготовка по любому из пп. 1-7, выполненная из цветного полимерного материала.

12. Бесшовная георешетка, включающая по меньшей мере одну заготовку по любому из пп. 1-11, растянутую в направлении, перпендикулярном линиям разрезов (2), с образованием объемной ячеистой конструкции.

13. Бесшовная георешетка по п. 12, в которой через заготовку протянут по меньшей мере один трос (5) для закрепления решетки на склоне.

14. Бесшовная георешетка по п. 13, выполненная из нескольких заготовок, образующих секции решетки и соединенных между собой упомянутым тросом (5).

15. Бесшовная георешетка по любому из пп. 12-14, выполненная с возможностью закрепления на грунте в растянутом состоянии анкерами.

16. Бесшовная георешетка по любому из пп. 12-14, выполненная с возможностью заполнения ячеек наполнителями в виде песка, и/или щебня, и/или торфопесчаной смеси, и/или бетона.

17. Способ получения бесшовной георешетки, включающий: выполнение в полимерном листовом материале (1) разрезов (2) в виде отрезков прямых параллельных линий одинаковой длины L, как показано на фигуре 1, расположенных рядами (R₁, R₂, …R_N) со смещением линий разрезов соседних рядов вдоль направления разрезов, при этом соседние разрезы (2) в одном ряду (R₁, R₂, …R_N) выполняют на расстоянии S между их концами, отношение S/L=K1, где K1 составляет от 0,1 до 0,5, а разрезы (2) соседних рядов (R₁, R₂, …R_N) выполняют на расстоянии D друг от друга, отношение D/L=K2, где K2 составляет от 0,1 до 0,7.выполнение на концах упомянутых разрезов (2) отверстий (3) овальной или круглой формы, ирастягивание листового материала (1) в направлении, перпендикулярном линиям разрезов (2), с образованием объемной ячеистой конструкции.

18. Способ по п. 17, в котором используют листовой полимерный материал, армированный сеткой.

19. Способ по п. 18, в котором используют текстурированный листовой полимерный материал.

20. Способ по любому из пп. 17-19, включающий выполнение в листовом полимерном материале дополнительных отверстий (4), через которые протягивают тросы (5) для закрепления георешетки на склоне в растянутом состоянии.

21. Способ по любому из пп. 17-19, включающий выполнение в полимерном листовом материале дополнительных дренажных отверстий (6).