Способ образования кротовых дрен
Владельцы патента RU 2612203:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при прокладке кротового дренажа, а также при осушении строительных площадок. Способ образования кротовых дрен включает прорезание в толще грунта 1 по трассе дренажа Ш-образной щели 2 с охватом дрены 3 по бокам и снизу, формирование полости дрены 3 с уплотнением ее стенок, причем вертикальная центральная часть щели 2 подводится к дрене 3 снизу. Полость дрены 3 в поперечном сечении формируется в виде треугольника Рело, при этом один из углов треугольника Рело располагается в верхней сводной части 4 полости дрены 3. Технический результат - повышение устойчивости свода и стенок кротовой дрены.
Изобретение относится с гидротехническому строительству и может быть использовано при прокладке кротового дренажа, а также при осушении строительных площадок.
Известен способ образования кротовых дрен, включающий прорезание щели в толще грунта формы, формирование главной центральной полости дрены в месте пересечения вертикальной и горизонтальной частей щели и двух дополнительных полостей дрен по концам горизонтальной части щели, причем поперечные сечения полостей дрен выполнены в виде круга (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №1656064, МПК Е02В 11/02, 1991 г.).
Основным недостатком указанного способа является относительно ограниченная устойчивость кротовых дрен с круглым поперечным сечением.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является способ образования кротовых дрен, включающий прорезание щели в толще грунта Ш-образной формы с охватом дрены по бокам и снизу, формирование полости дрен с уплотнением ее стенок, причем вертикальная центральная часть щели подводится к дрене снизу, центральную часть щели выполняют длиной не менее двух диаметров полости дрены, а свод дрены дополнительно уплотняют путем придания ей в сечении грушевидной формы (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №1634751, МПК Е02В 11/02, 1991 г.).
Основным недостатком способа-прототипа является недостаточная устойчивость свода и стенок кротовой дрены.
Для решения поставленной задачи в способе образования кротовых дрен, включающем прорезание щели в толще грунта Ш-образной формы с охватом дрены по бокам и снизу, формирование полости дрены с уплотнением ее стенок, причем вертикальная центральная часть щели подводится к дрене, полость дрены в поперечном сечении формируется в виде треугольника Рело, при этом один из углов треугольника Рело располагается в верхней сводной части полости дрены.
Сущность изобретение заключается в том, что полость дрены в поперечном сечение формируется в виде треугольника Рело, при этом один из углов треугольника Рело располагается в верхней сводной части полости дрены.
Такой новый признак, как формирование полости дрены в поперечном сечении в виде треугольника Рело, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что поперечное сечение полости дрены, выполненного в виде треугольника Рело, при одинаковых площадях сечения с полостью дрены в виде круга, повышается поверхность кротовой дрены, кроме этого релоидное сечение полости дрены обладает повышенной устойчивостью и прочностью, свойственной циклоидным геометрическим структурам. Второй новый признак, заключающейся в расположении одного из углов треугольного релоидного сечения полости кротовой дрены в верхней сводной части полости дрены, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что одна из наиболее жестких зон (угловая зона) треугольника располагается в наиболее напряженной сводной части кротовой дрены.
Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению достигнуть положительного эффекта, заключающегося в повышении устойчивости свода и стенок кротовой дрены. Все это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».
На фиг. 1 показано поперечное сечение кротового дренажа.
В толще грунта 1 прорезают по трассе дренажа Ш-образную щель 2, формируют дрену 3 со сводом 4, придавая поперечному сечению дрены форму треугольника Рело. Причем снизу полость дрены соединена с центральной частью Ш-образной щели.
Рабочий орган для выполнения предложенного способа из жесткого Ш-образного ножа, к центральному ребру которого неподвижно прикреплен дренер и уширитель, которые в поперечном сечении выполнены в виде треугольника Рело, причем один из углов дренера и уширителя направлены вертикально вверх.
При заглублении рабочего органа в грунт и его продвижении вперед Ш-образный нож прорезает щель 1, дренер формирует предварительную полость кротовой дрены, которая затем расширяется до проектных размеров уплотнителем, придавая дрене 3 в поперечном сечении форму треугольника Рело.
В связи с тем, что дренер и уплотнитель установлены посередине между крайними стойками дренажного ножа, свод и боковые стенки кротовой дрены формируются в грунте ненарушенного сложения.
Треугольник Рело представляет собой фигуру постоянной ширины, образованную пересечением трех дуг радиуса а, центры которого находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной а.
Из всех фигур заданной постоянной ширины треугольник Рело обладает наименьшей площадью. Если ширина его равна а, то его площадь равна 
Следовательно, при равных площадях, треугольник Рело имеет большую ширину по сравнению с кругом. По сравнению с кротовой дреной, имеющей круглое поперечное сечение, кротовая дрена, имеющая поперечное сечение в виде треугольника Рело, имеет большой периметр, а следовательно, большую поверхность, что имеет существенное значение для более эффективного рассеяния поверхностных напряжений и большего водозахвата.
Поверхность кротовой дрены с поперечным сечением в виде треугольника Рело, по сравнению с кротовой дреной с круглым поперечным сечением, увеличивается более чем на 5%.
У треугольника Рело, по сравнению с кругом той же площади, диаметр почти во всех направлениях, проходящих через центр тяжести фигуры, больше на 5%, за исключением нескольких направлений, где они равны. Следовательно, прочность стенок кротовой дрены увеличивается.
Наиболее жесткие участки в релообразной полости кротовой дрены формируются в ее угловых зонах. Поэтому наиболее рационально один из углов в сечении дрены располагать в ее сводной 4 части.
Свод, образованный в виде угла треугольника Рело, по результатам модельных исследований, оказался на 15-25% устойчивее полукруглого свода, который образуется не только в круглом сечении дрены, но и в грушевидном сечение кротовой дрены в прототипе.
Наличие щелей с боков и снизу дрены способствует интенсивному притоку к ней как грунтовых, так и поверхностных вод.
Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения, по сравнению со способом-прототипом, заключается в том, что свод кротовой дрены, образованный в виде угла треугольника Рело, оказался устойчивее грушевидного (свод тоже полукруглый или похожий на него) свода, причем устойчивость свода кротовой дрены достигается без дополнительного уплотнения (возможно иногда переуплотнения) с локальным уменьшением проницаемости сводной части дрены (как в прототипе).
Кроме этого стены кротовой дрены с сечением в виде треугольника Рело отличаются относительной равноустойчивостью, а в кротовой дрене-прототипе проявляется относительная слабость в боковых стенках. На основе вышеизложенного можно заключить, что в предложенном техническом решении, по сравнению с прототипом, достигается повышение устойчивости свода и стенок кротовой дрены, без локальных изменений проницаемости дрены.
Способ образования кротовых дрен, включающий прорезание щели в толще грунта Ш-образной формы с охватом дрены по бокам и снизу, формирование полости дрены с уплотнением ее стенок, причем вертикальная центральная часть щели подводится к дрене снизу, отличающийся тем, что полость дрены в поперечном сечении формируется в виде треугольника Рело, при этом один из углов треугольника Рело располагается в верхней сводной части полости дрены.
