Способ предотвращения обрушения крутых речных берегов
Владельцы патента RU 2729103:
Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего образования Астраханский Государственный Архитектурно-Строительный Университет (RU)
Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон от оползней и обрушений грунтовых массивов. Цель изобретения: увеличение производительности работ по гидроразмыву грунтов, слагающих крутой берег, без ущерба для безопасности данных работ и использование гидротранспортировки удаляемого грунта без ущерба для его дальнейшего использования при отсыпке водонаправляющего вала. Размыв грунта и образование террас начинается с верхних слоев грунта для чего на поверхности берега устанавливается земснаряд и бурятся две наклонные скважины с поверхности берега к урезу речной воды для подачи воды на размыв грунта и удаление полученной пульпы на отсыпку водонаправляющего вала. Для приема пульпы используются гибкие контейнеры из водопроницаемого геоматериала. Предлагаемый способ позволяет использовать при размыве грунта не только гидравлическое, но и механическое воздействие без ущерба для безопасности работ, а также использовать полученную пульпу для образования водонаправляющего вала. 3 ил.
Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон от оползней и обрушений грунтовых массивов. Такие обрушения наиболее вероятны при большом угле склона и его чрезмерной высоте [1]. Обрушение берегов приводит к обмелению водоема, повреждению и даже разрушению строений, находящихся на берегу или рядом с берегом. Угол склона можно уменьшить путем его предварительного, поэтапного, частичного разрушения с созданием из разрушенного грунта дополнительных террас.
Например известен способ образования террас на склоне [2], включающий:
- выборку грунта из горизонтальной щели в основании крутого склона;
- отсыпку из этого грунта водонаправляющего вала, изолирующего участок дна, прилегающий к крутому склону от основного потока воды;
- самообрушение почвенного козырька, образовавшегося после выборки горизонтальной щели;
- разравнивание самообрушенного почвенного козырька на изолированном участке дна так, чтобы отметка гребня водонаправляющего вала превышала отметку полотна террасы.
Основным недостатком такого способа является большая опасность проведения земельных работ связанных с выборкой горизонтальной щели в основании крутого склона. При большой высоте берега и влагонасышенности его основания (подмыв со стороны реки) возможны внезапные обрушения больших массивов грунта (оползни). Использование для образования горизонтальных щелей гидромониторов [3], разрушающих грунт струей речной воды с безопасного расстояния, затрудняется следующим противоречием:
- для повышения производительности работы гидромонитора он должен быть как можно ближе к разрушаемому земельному массиву;
- для повышения безопасности работы гидромонитора он должен быть как можно дальше от разрушаемого земельного массива (вследствие неизбежного обрушения вышележащих слоев грунта).
Преодолеть такое противоречие можно с помощью приема «перехода в другое измерение», когда гидромонитор начинает свою работу с верхнего слоя грунтового массива.
Следовательно необходимо доставить гидромонитор и воду на самый верх крутого берега. Такое расположение полностью обезопасит его от воздействия оползней и позволит войти в непосредственный контакт с размываемым грунтом и дополнить гидравлическое воздействие механическим. То есть, мы сможем использовать для размыва грунтового массива земснаряд с фрезой [4]. Это на два порядка повысит производительность работ по выборке грунта (вместо точечного воздействия линейное и тангенциальное). Земснаряд доставляется к месту работы автомобильной техникой и помещается крановой техникой в предварительно выкопанный первоначальный бассейн.
Для доставки к земснаряду речной воды и отвода пульпы с берега к уровню речной воды бурятся две наклонных скважины. Для заполнении первоначального бассейна речная вода подается снизу нагнетающим насосом. Земснаряд начинает работать размывая верхний ярус крутого берега и подавая полученную пульпу вниз для образования водонаправляющего вала. Закончив удалять грунт с первого яруса земснаряд делает для себя первоначальный бассейн в следующем ярусе, а законченный ярус осушается.
Другое противоречие мешающее использованию гидроразмыва состоит в следующем:
- для удобства транспортировки грунт изымаемый из тела крутого берега должен быть жидким (пульпа);
- для отсыпки водонаправляющего вала грунт должен быть сухим (трудносмываемым речным потоком).
Преодолеть такое противоречие можно с помощью приема «гибких оболочек и тонких пленок», когда полученная пульпа подается не в речной поток, а в гибкие контейнеры из водопроницаемых геооболочек [5]. При такой подаче вода проходит через оболочку в реку, а грунт остается внутри нее.
Цель изобретения: увеличение производительности работ по гидроразмыву грунтов, слагающих крутой берег, без ущерба для безопасности данных работ и использование гидротранспортировки удаляемого грунта без ущерба для его дальнейшего использования при отсыпке водонаправляющего вала.
Поставленная цель достигается тем, что размыв грунта и образование террас начинается с верхних слоев грунта для чего на поверхности берега устанавливается земснаряд и бурятся две наклонные скважины с поверхности берега к урезу речной воды для подачи воды на размыв грунта и удаление полученной пульпы на отсыпку водонаправляющего вала. При этом для приема пульпы используются гибкие контейнеры из водопроницаемого геоматериала.
Предлагаемый способ предотвращения обрушения крутого речного берега состоит из следующих стадий:
- бурение с поверхности берега к урезу речной воды двух наклонных скважин для подачи воды на размыв грунта и удаление полученной пульпы на отсыпку водонаправляющего вала;
- создание первоначального бассейна заполнением его речной водой, подавемой снизу по наклонной скважине и помещение в бассейн земснаряда;
- работа земснаряда по удалению грунта с разрабатывамого яруса и удаление получаемой пульпы по наклонной скважине вниз на отсыпку, заполнение пульпой контейнеров из гибкого геоматериала, формирование из контейнеров водонаправляющего вала, заполнение пульпой участка между берегом и сформированным водонаправляющим валом с вытеснением воды в реку
- повторение предыдущих двух стадий на каждом очередном ярусе до полного исчерпания высоты берега.
Предлагаемый способ позволяет:
- использовать при размыве грунта не только гидравлическое но и механическое воздействие без ущерба для безопасности работ;
- использовать полученную пульпу для образования водонаправляющего вала.
Заявляемый способ с присущими ему существенными признаками может быть неоднократно и в различных вариантах, с использованием различных устройств и материалов, успешно реализован на практике с получением указанного выше результата.
Пример. Способ предотвращения обрушения крутых речных берегов поясняется чертежом на Фиг. 1. Земснаряд (1) доставляется автотранспортом на берег реки. Чтобы доставить речную воду (2) к земснаряду, с берега бурится к уровню речной воды наклонная скважина (3). При этом, чтобы она была задействована в технологическом процесса размыва постоянно угол ее наклона должен совпадать с проектным углом склона.
Поскольку уровень воды в реке непостоянен для ее забора необходимо будет использовать поплавковое водозаборное устройство (4), оснащенное насосом (5) для подачи воды на необходимую высоту, и гибким водоводом (6) для присоединения к выходу скважины
Водно-грунтовую смесь (7) отходящую от земснаряда (пульпу) необходимо будет удалять. Для этого рядом с первой водоподающей наклонной скважиной (3) бурим под тем же углом вторую (8) для отвода пульпы от земснаряда. Для выгрузки пульпы используем специальное поплавковое устройство (9) и гибкий пульпопровод (10). Пульпа выгружаетсяся в гибкий контейнер из водопроницаемого геоматериала (11) Для удобства постановки такой контейнер может быть оформлен в виде невода с поплавками на верхней подборе и пригрузами на нижней, с возможностью стягивания нижней и верхней подборы.
При поступлении пульпы в контейнер вода будет уходить в реку а грунт (12) оставаться в оболочке, наполняя ее. При полном заполнении оболочки и соединении их в линию, образуется берегоукрепляющее сооружение водонаправляющий вал или «подпорная стенка», Пространство между валом и подводной частью крутого берега (13) может быть также заполнено пульпой или материалом перемычки (14), отделяющей зону размыва (2) от кромки берега.
Данная перемычка после завершения разработки и осушения первого яруса может быть обрушена с безопасного расстояния в упомянутое пространство с помощью гидромонитора, установленного на земснаряде (1). В противоположной перемычке части осушенного яруса обнажатся верхние секции скважин (3) (8), что даст возможность их укоротить при разработке следующего яруса (Фиг. 2) При разработке второго и последующего ярусов берега основная масса пульпы будет направляться в пространство между водонаправляющим валом и подводной частью берега, для чего поплавковое устройство для выгрузки пульпы (9) будет перемещено из контура гибкой водопроницаемой оболочки (11) в данное пространство.
После разработке и осушения всех ярусов (Фиг. 3) получается система террас с запроектированным углом речного склона. При этом весь выработанный земснарядом грунт использован для сооружения новой границы контакта берега и движущихся речных вод (2): вода - геотекстиль (11) и заполнения (ликвидации) бывшей границы контакта: вода - грунт (13). Террасы могут быть использованы для посадки берегоукрепляющих растений (14).
Источники информации:
[1] Электронный pecypc: https://studfile.net/preview/8153987/
[2] А.С. СССР N 1752208 МПК А01В 13/16. Способ образования террас на склоне. В.М. Ивонин, Ш.Т. Мукаев. Опубл. 07.08.92. Бюл. N 32.
[3] А.С. СССР N 1604991 МПК Е21С 45/00. Гидромонитор. Г.П. Степанов, Ф.И. Козиин. Опубл. 07.11.90. Бюл. N 41.
[4] А.С. СССР N 848542 МПК E02F 3/90. Плунжерная фреза земснаряда. Д.В. Рощупкин, Ф.Т. Пименов, Ю.М. Кузнецов, А.А. Цернант. Опубл. 23.07.81. Бюл. N27.
[5] Электронный ресурс: https://remstd.ru/archives/sovremennyie-tehnologii-beregoukrepleniya/
Способ предотвращения обрушения крутых речных берегов с образованием террас и водонаправляющего вала гидроразмывом, отличающийся тем, что с целью увеличения производительности работ по гидроразмыву грунтов, слагающих крутой берег, без ущерба для безопасности данных работ и использования гидротранспортировки удаляемого грунта без ущерба для его дальнейшего использования при отсыпке водонаправляющего вала, размыв грунта и образование террас начинается с верхних слоев грунта, для чего на поверхности берега устанавливается земснаряд и бурятся две наклонные скважины с поверхности берега к урезу речной воды для подачи воды на размыв грунта и удаления полученной пульпы на отсыпку водонаправляющего вала, при этом для приема пульпы используются гибкие контейнеры из водопроницаемого геоматериала.
