Способ создания канала — SU 1063914 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК (19) (1 И: 9 Е 02 В 1 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН следовательдких меГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 371298, кл, Е 02 В 1/00, 1971,2. Близняк Е,В, и др; Гидротехнические сооружения, т.1, М,-Л ГОНТИ, 1938, с, 131, фиг. 125, (54)(57) СПОСОБ СОЗДАНИЯ КАНАЛА, включающий проходку пионерной траншеи с последующим пропуском по ней воды и защиту откосов путем отсыпки полос грунта на бортах вдоль пионерной траншеи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения материальных затрат на защиту откосов в условиях многолетнемерзлых грунтов, имеющих мохорастительный слой; проходку пионерной траншеи и отсыпку полос грунта производят в зимнее время, а пропуск воды - в летнее, причем полосы грунта отсыпаются на бортах траншеи за.границей проектных отметок бровки откоса, а толщину отсыпки и определяют:из условияа ширину каждой полосытргде Эт - коэффициент теплопроводьости отсыпаемого слоя, 1ккал/м чград;ьт- сумма положительных темпе- Яратур воздуха за сезон для ранеконкретного географического %района, градасут;О - удельные затраты тепла на соттаивание пород, ккал/мЭаавй45 т(Ез Изобретение относится к техникестроительства каналов, в частности,в условиях многолетнемерзлых грунтов,имеющих мохорастительный слой,Известен способ создания канала,включающий проходку пионерной траншеи и пропуск по ней воды 1(,Недостатком данного способа является отсутствие мероприятий по защите откосов канала от размыва и температурных воздействий, Следствием .10этого являются значительные материальные затраты на поддержание каналав рабочем состоянии,Известен также способ созданияканала, включающий проходку пионерной траншеи с последующим пропускомпо ней воды и защиту откосов путем(отсыпки полос грунта на бортах вдольпиойерной траншеи 2,К недостаткам укаэанного способаотносятся значительные материальныезатраты на защиту откосов в условияхмноголетнемерзлых грунтов, имеющихмохорастительный слой, вследствиенеобходимости отсыпки грунта крупных фракций на бортах вдоль пионерной траншеи,Цель изобретения - снижение материальных затрат на защиту откосовв условиях многолетнемерзлых грунтов, имеющих мохорастительный слойПоставленная цель достигаетсятем, что согласно способу созданияканала проходку пионерной траншеи иотсыпку полос грунта производят взимнее время, а.пропуск воды - влетнее, причем полосы грунта отсыпаются на бортах траншеи за границейпроектных отметок бровки откоса, атолщину отсыпки ) определяют из условия 40 а ширину каждой полосы е где % - коэффициент теплопроводности отсыпаемого мохорастительного слоя, ккал/матч.град;.Е 1. - сумма положительных температур воздуха эа сезон дляконкретного географическогорайона, град сут;Я - удельные затраты тепла наоттаивание пород,ккал/м.На фиг, 1 - 3 представлены поэтапные схемы осуществления предла гаемого способа.В зимнее время по трассе прокладываемого канала 1 при помощи экскаватора или фрезерного канавокопателя, (боровой машины) нарезают пионер ную траншею 2 с вертикальными откосами, ширина которой в зависимостиот льдистости пород и распределенияльда по вертикали равна 0,5-0,75 полной проектной ширины, глубина соответственно равна 0,5-0,75 проектнойглубины (фиг1).По обеим сторонам пионеркой траншеи 2 оставляют полосы мохорастительного слоя 3, Снимаемый верхниймохорастительный слой из пионернойтраншеи отсыпают на бортах каналаза границей проектных отметок верхней бровки откоса, создавая дополнительно утолщенный искусственныйтеплоизоляционный слой 4 (фиг,2)Затем, в летнее время, по пионернойтраншее 2 пропускают поток воды5, нагретый за счет тепла солнечнойрадиации, В результате движения водыпо траншее 2 с уклоном более 0,0005происходит конвективный и кондуктивный теплообмен потока с мерзлым нижележащим грунтом.Известно,.что верхние слои грунтав тундре имеют большую льдистость(400 - 700 кг/м 9), распучены и частовключают ледяные жилы, чередующиесяс грунтовыми целиками, Поэтому поддействием теплового источника ледяные включения начинают оттаивать исвязь в мерзлом грунтовом массивенарушается,В оттаявшем грунте образуютсяполости, заполйенные водой, Талыеводонасыщенные частицк грунта в этоф время имеют очень малое сцеплениемежду собой и поэтому часть иэ нихпод воздействием потока воды и гравитации легко скатывается в образующиеся полости, на место вытаявшихкрупных ледяных жил, Граница б мерзлой эоны под действием теплообменас водным потоком опускается вниз,способствуя дальнейшему образованиюполостей вытаявшего льда.Процесс углубления канала 1 водным потоком длится до тех пор, покамощность талого слоя грунта достигнет величины, при которой дальнейшеепротаивание в данных условиях прекращается, В этом случае, если самозаглубление канала 1 не достиглоглубины, близкой к проектной, подачаводы 5 прекращается и талый грунтсо дна канала 1 убирают эа проектнуюграницу бортов ненарушенного массива,например, при помощи экскаватора.Затем вновь пропускают воду по каналу 1 и процесс самозаглубления повторяют до проектной отметки,Одновременно с размывом канала 1 происходит подтаивание бортов с выносом-грунта и частичное сползание мохорастительного слоя 3 под углом естественного откоса. Корневая система способствует удержанию слоя на1063914 10 15 1%7 М 7 20 Составитель Б. ПоспйлоРедактор М. Рачкулинец Техред А,Бабинец Корректор шетник 1 Тираж 673 ВНИИПИ Государствен по делам иэобрете 3035, Москва, Ж, Раказ 10485 3 сно го комитета СССРй и открытийшская наб д, 4/ филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 бортах траншеи 2 беэ нарушения его целостности и разрывов, В местах активного протаивания обнаженной мерзлоты на откосах наблюдается оползание талого грунта к дну канала 1. Этот грунт прикрывает очаги активного протаивания и таким образом замедляет вытаивание локальных эон, стабилизируя равномерный нагрев откосов и их формирование.Для предотвращения сползания мохорастительного слоя по склону канала предусматривается сохранение в мерзлом состоянии грунта ниже слоя 3, С этой целью толщина слоя 4 принимается такой, чтобы она была ,больше глубины его сезонного протаивания.В общей виде это условие можно записать где И - толщина теплоизолирующего охранного слоя, м; Эт - коэффициент теплопрОВОдности, ккал/м.чград 1- время, ч;Я - удельные затраты тепла наоттаивание пород, ккал/м 9.На периферийной части слоя 4, т.е. с противоположной стороны канала, протаивает не только дерновина, но и подстилающий ее грунт, Для соблюдения условия промерзания дерновины в средней части слоев 3 и 4 необходимо по меньшей мере выполнить условие В ЗЬ,где И - глубина сезонного оттаивания грунта в летний период,В случае недостаточной толщиныслоя 4 высоту его можно увеличитьза счет снятия грунта с осушаемогополя эа границами канала 1, Одновременно с увеличением термическогосопротивления слоя увеличивается весутеплителя, препятствуя сползаниюего в ложе канала 1, Температуранулевой завесы 7 в нижележащем массиве стабилизируется и борта канала1 сохраняются в мерзлом состоянии,