Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2769793C1 - Earth structure on permafrost with a transversal slope of the terrain - Google Patents

Earth structure on permafrost with a transversal slope of the terrain Download PDF

Info

Publication number
RU2769793C1
RU2769793C1 RU2021124083A RU2021124083A RU2769793C1 RU 2769793 C1 RU2769793 C1 RU 2769793C1 RU 2021124083 A RU2021124083 A RU 2021124083A RU 2021124083 A RU2021124083 A RU 2021124083A RU 2769793 C1 RU2769793 C1 RU 2769793C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
natural conditions
earthwork
thawing
territory
Prior art date
Application number
RU2021124083A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Васильевич Пассек
Алексей Викторович Селезнев
Сергей Сергеевич Воробьев
Виталий Степанович Андреев
Вячеслав Вадимович Пассек
Original Assignee
Вадим Васильевич Пассек
Алексей Викторович Селезнев
Сергей Сергеевич Воробьев
Виталий Степанович Андреев
Вячеслав Вадимович Пассек
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вадим Васильевич Пассек, Алексей Викторович Селезнев, Сергей Сергеевич Воробьев, Виталий Степанович Андреев, Вячеслав Вадимович Пассек filed Critical Вадим Васильевич Пассек
Priority to RU2021124083A priority Critical patent/RU2769793C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769793C1 publication Critical patent/RU2769793C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/18Making embankments, e.g. dikes, dams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of construction of transport and other structures on permafrost. An earthwork on permafrost with a transverse slope of the terrain contains a body of a structure erected on a territory with natural conditions, and a surface zone with natural conditions disturbed as a result of the construction of the body of the earthwork, which is directly adjacent to the body of the structure, while the earthwork is located on a transverse slope. The earthwork is located on ice grounds and contains, on the border of the surface zone with disturbed natural conditions and the territory with natural conditions, a protective array of height "h" and width "b" from low-moisture soil, located along the border of the body of the structure, where "h" is equal to the level difference soil in frozen and fluid states during thawing, and "b" is determined from the conditions of stability of the protective array after thawing and spreading of ice soil from the side of the body of the structure.
EFFECT: ensuring the safety of the territory surrounding the earthwork after the construction of the earthwork itself.
3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области возведения транспортных и других сооружений на вечной мерзлоте.The invention relates to the field of construction of transport and other structures on permafrost.

Известно земляное сооружение при поперечном уклоне местности, содержащее тело сооружения, возведенное на территории с естественными природными условиями, и зону поверхности с нарушениями в результате возведения тела земляного сооружения природными условиями, которая непосредственно примыкает к телу сооружения. (Г.М. Шахунянц. Земляное полотно железных дорог, Гос. транспортное железнодорожное издательство. М., 1953, фиг. 3, 28).An earthen structure is known with a transverse slope of the terrain, containing a body of a structure erected in a territory with natural conditions, and a surface zone with disturbances as a result of the construction of the body of an earthen structure by natural conditions, which is directly adjacent to the body of the structure. (G.M. Shakhunyants. Roadbed of railways, State transport railway publishing house. M., 1953, fig. 3, 28).

Недостаток данного технического решения заключается в том, что в условиях вечной мерзлоты могут произойти деформации самого сооружения.The disadvantage of this technical solution lies in the fact that under permafrost conditions, deformations of the structure itself can occur.

Известно земляное сооружение не вечной мерзлоте при поперечном уклоне местности, содержащее тело сооружения, возведенное на территории с естественными природными условиями, и зону поверхности с нарушенными в результате возведения тела земляного сооружения природными условиями, которая непосредственно примыкает к телу сооружения (Технические условия на проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию железных дорог на полуострове Ямал. СТО Газпромтранс 4. 2012. М., 2012., п. 5. 20 и п. 5.23). Особенностью технического решения по сравнению с аналогом является то, что приняты меры по сохранению естественного температурного режима грунтов за счет уположения откосов и тем самым уменьшения толщины снежных отложений, которые приводят к растеплению или даже к деградации мерзлоты.An earthwork is known not in permafrost with a transverse slope of the terrain, containing a body of a structure erected in a territory with natural conditions, and a surface area with natural conditions disturbed as a result of the construction of the body of an earthen structure, which is directly adjacent to the body of the structure (Specifications for design, construction and commissioning of railways on the Yamal Peninsula STO Gazpromtrans 4. 2012. M., 2012., p. 5. 20 and p. 5.23). A feature of the technical solution in comparison with analogues is that measures have been taken to preserve the natural temperature regime of soils by positioning slopes and thereby reducing the thickness of snow deposits, which lead to thawing or even degradation of permafrost.

Недостатком данного технического решения является то, что при наличии залегающих близко к поверхности льдогрунтах недостаточно применения просто мер для стабилизации температурного режима вечномерзлых грунтов. Протаивание грунтов может начаться из-за местных нарушений поверхности, причем не в вертикальном, а в горизонтальном направлении в сторону повышения естественной поверхности на окружающей территории и при этом с увеличивающейся во времени толщиной протаиваемого слоя. Это может привести к катастрофическим деформациям на окружающей территории, и, как вторичное следствие, - к разрушению самого тела земляного сооружения (дорожной выемки, насыпи, земляной площадки для поселка и т.п.).The disadvantage of this technical solution is that in the presence of ice grounds lying close to the surface, it is not enough to simply apply measures to stabilize the temperature regime of permafrost soils. Soil thawing may begin due to local disturbances of the surface, and not in the vertical, but in the horizontal direction towards the increase of the natural surface in the surrounding area and, at the same time, with the thickness of the thawed layer increasing with time. This can lead to catastrophic deformations in the surrounding area, and, as a secondary consequence, to the destruction of the body of the earthen structure itself (road excavation, embankment, earthen platform for the village, etc.).

Целью предполагаемого изобретения является обеспечение безопасности окружающей земляное сооружение территории после возведения самого земляного сооружения.The purpose of the proposed invention is to ensure the safety of the territory surrounding the earthwork after the construction of the earthwork itself.

Поставленная цель достигается тем, что земляное сооружение на вечной мерзлоте при поперечном уклоне местности содержит тело сооружения, возведенное на территории с естественными, природными условиями, и зону поверхности с нарушенными в результате возведения тела земляного сооружения природными условиями, которая непосредственно примыкает к телу сооружения, при этом земляное сооружение расположено на льдогрунтах и содержит на границе зоны поверхности с нарушенными природными условиями и территории с естественными природными условиями защитный массив высотой «h» и шириной «b» из маловлажного грунта, расположенный вдоль границы тела сооружения, где «h» равно разности уровней грунта в мерзлом и текучем при оттаивании состояниях, а «b» определяются из условий устойчивости защитного массива после оттаивания и растекания льдогрунта со стороны тела сооружения.This goal is achieved by the fact that the earthwork on permafrost with a transverse slope of the terrain contains the body of the structure, erected on the territory with natural conditions, and a surface zone with natural conditions disturbed as a result of the construction of the body of the earthwork, which is directly adjacent to the body of the structure, with In this case, the earthwork is located on ice grounds and contains, on the border of the surface zone with disturbed natural conditions and the territory with natural natural conditions, a protective array of height "h" and width "b" from low-moisture soil, located along the boundary of the body of the structure, where "h" is equal to the level difference soil in frozen and fluid states during thawing, and "b" are determined from the conditions of stability of the protective array after thawing and spreading of ice soil from the side of the body of the structure.

Защитный массив может представлять собой грунт, уложенный в траншею глубиной «h», и шириной «b», причем грунт в талом состоянии имеет угол естественного откоса «ϕ» в пределах 40-60°, а ширина массива «b» равнаThe protective array can be a soil laid in a trench with a depth "h" and a width "b", and the soil in the thawed state has an angle of repose "ϕ" in the range of 40-60 °, and the width of the array "b" is equal to

Figure 00000001
Figure 00000001

Защитный массив может также представлять собой уложенную горизонтальную полосу габионов, которая в поперечном сечении состоит из нескольких габионов общей шириной «h», соединенных друг с другом шарнирно в уровне нижних оснований и закрепленных в грунте с верховой стороны территории, при этом верхняя поверхность полосы совпадает с поверхностью окружающего грунта.The protective array can also be a laid horizontal strip of gabions, which in cross section consists of several gabions with a total width "h", connected to each other pivotally at the level of the lower bases and fixed in the ground from the upper side of the territory, while the upper surface of the strip coincides with surface of the surrounding soil.

Сущность изобретения представлена на чертежах, гдеThe essence of the invention is shown in the drawings, where

на фиг. 1 представлен общий вид земляного сооружения в виде железнодорожной выемки,in fig. 1 shows a general view of an earthen structure in the form of a railway excavation,

на фиг. 2 представлен общий вид земляного сооружения в виде окраинного участка грунтовой площадки для поселка,in fig. 2 shows a general view of an earthen structure in the form of a marginal section of a dirt platform for a village,

на фиг. 3 представлен узел А на фиг. 1 и 2 - подземное исполнение защитного массива,in fig. 3 shows node A in FIG. 1 and 2 - underground version of the protective array,

на рис. 4 представлен узел А на фиг. 1 и 2 - наземное исполнение защитного массива,in fig. 4 shows node A in FIG. 1 and 2 - ground version of the protective array,

на фиг. 5 приведен характер протаивания в летний период зоны поверхности с нарушенными в результате возведения тела земляного сооружения природными условиями, случай слабольдистых (маловлажных) грунтов,in fig. 5 shows the nature of thawing in the summer period of the surface zone with natural conditions disturbed as a result of the construction of the body of the earthwork, the case of low-ice (low-moisture) soils,

на фиг 6 приведен характер протаивания в летний период зоны поверхности с нарушенными в результате возведения тела земляного сооружения природными условиями, случай льдогрунтов,figure 6 shows the nature of the thawing in the summer period of the surface zone with natural conditions disturbed as a result of the construction of the body of the earthen structure, the case of ice soils,

на фиг. 7 представлена последовательность протаивания грунтов на территории с естественными природными условиями в результате формирования зоны с нарушенными природными условиями.in fig. Figure 7 shows the sequence of soil thawing in the territory with natural conditions as a result of the formation of a zone with disturbed natural conditions.

Земляное сооружение на вечной мерзлоте при поперечном уклоне местности содержит тело 1 сооружения, возведенное на территории 2 с естественными природными условиями, и зону 3 поверхности с нарушенными в результате возведения тела 1 земляного сооружения природными условиями, которая непосредственно примыкает к телу 1 сооружения. При этом земляное сооружение расположено на поперечном уклоне местности. На фиг. 1 телом 1 сооружения является земляное полотно выемки железной дороги, а на фиг. 2 - это окраинная часть площадки для поселка, при этом ширина в первом случае равна «α1», а во втором - «α2». Территория 2 с ненарушенными естественными условиями на фиг. 1 и 2 расположена на ширине С1, С2, С3. Зона 3 поверхности с нарушенными природными условиями на поверхности расположена на фиг. 1 и 2 на ширине d1, d2, d3. В первом случае (фиг. 1) нарушение естественных природных условий имеет место при формировании выемки, в результате чего произведено удаление растительного покрова и срезка грунта. Во втором случае нарушение теплового баланса и, следовательно, дополнительное протаивание происходит в результате повышенных снежных отложений, которые при сильном снегопереносе, характерного для заполярной тундры, формируются по линии 4.An earthen structure on permafrost with a transverse slope of the terrain contains a body 1 of the structure erected in territory 2 with natural conditions, and a surface zone 3 with natural conditions disturbed as a result of the construction of the body 1 of the earthen structure, which is directly adjacent to the body 1 of the structure. In this case, the earthen structure is located on the transverse slope of the terrain. In FIG. 1, the body 1 of the structure is the subgrade of the excavation of the railway, and in FIG. 2 - this is the outskirts of the site for the village, while the width in the first case is "α 1 ", and in the second - "α 2 ". Territory 2 with undisturbed natural conditions in Fig. 1 and 2 is located at the width C 1 , C 2 , C 3 . The disturbed surface area 3 on the surface is located in FIG. 1 and 2 on the width d 1 , d 2 , d 3 . In the first case (Fig. 1), the disturbance of natural conditions takes place during the formation of the excavation, as a result of which the vegetation cover was removed and the soil was cut. In the second case, the violation of the heat balance and, consequently, additional thawing occurs as a result of increased snow deposits, which form along line 4 during strong snow transfer, which is characteristic of the polar tundra.

Земляное сооружение содержит защитный массив 5 высотой «h» и шириной «b» из маловлажного грунта, расположенный вдоль границ тела сооружения. Высота «h» назначается, исходя из следующих соображений. В естественных условиях, когда талый грунт в летний период находится только с поверхности (т.е. деятельный слой), а основная часть мерзлая, то положение естественной поверхности определяется линиями 2 или 3 с уклоном 1:i1. Если же имеет место протаивание льдогрунтов (а данное техническое решение предназначено именно для случая залегания льдогрунтов и погребенных льдов), то верхняя граница протаявших и расплывшихся грунтов занимает положение 6 с уклоном 1:i2 и углом наклона горизонтали равном «α». Высота «h» защитного массива есть расстояние по вертикали между линией 3 и 6 в месте контакта зон 2 и 3. Ширина «b» защитного массива определяется из условий устойчивости защитного массива после оттаивания и растекания льдогрунта со стороны тела 1 сооружения.The earthwork contains a protective array 5 with a height "h" and a width "b" of low-moisture soil, located along the boundaries of the body of the structure. The height "h" is assigned based on the following considerations. Under natural conditions, when thawed soil in the summer is only from the surface (i.e., the active layer), and the main part is frozen, then the position of the natural surface is determined by lines 2 or 3 with a slope of 1:i 1 . If there is thawing of ice grounds (and this technical solution is intended specifically for the case of occurrence of ice grounds and buried ice), then the upper boundary of the thawed and blurred soils occupies position 6 with a slope of 1: i 2 and a horizontal inclination angle equal to "α". The height "h" of the protective array is the vertical distance between line 3 and 6 at the point of contact of zones 2 and 3. The width "b" of the protective array is determined from the conditions of stability of the protective array after thawing and spreading of ice ground from the side of the body 1 of the structure.

Конструктивное исполнение защитного массива 1 может быть различным. На фиг. 3 и 4 представлено две схемы этого исполнения. По первой схеме грунт закладывается в траншею во время возведения земляного сооружения (фиг. 3). В случае оттаивания и расплывания грунта 7 грунтовый массив принимает треугольную форму с откосом 8 и углом естественного откоса «ϕ». В этом случае из геометрических соображений

Figure 00000002
The design of the protective array 1 may be different. In FIG. 3 and 4 show two schemes of this design. According to the first scheme, soil is laid in a trench during the construction of an earthen structure (Fig. 3). In the case of thawing and spreading of soil 7, the soil mass takes a triangular shape with a slope 8 and an angle of repose "ϕ". In this case, from geometrical considerations
Figure 00000002

По второй схеме грунт (предпочтительно скальный) закладывается в габионы 9. Защитный массив (фиг. 4) представляет собой уложенную горизонтально полосу габионов, которая в поперечном сечении состоит из нескольких габионов 9 общей шириной «h», соединенных друг с другом с помощью шарниров 10 в уровне нижних оснований и заанкеренных в грунте с верховой стороны с помощью тяг 11 и анкеров 12. При этом верхняя поверхность полосы совпадает с поверхностью окружающего грунтаAccording to the second scheme, the soil (preferably rocky) is laid in gabions 9. The protective array (Fig. 4) is a horizontally laid strip of gabions, which in cross section consists of several gabions 9 with a total width "h", connected to each other using hinges 10 at the level of the lower bases and anchored in the ground from the upper side with the help of rods 11 and anchors 12. In this case, the upper surface of the strip coincides with the surface of the surrounding soil

На фиг. 1-7 для пояснения существа работы сооружения представлены следующие позиции:In FIG. 1-7 to explain the essence of the work of the structure, the following positions are presented:

13 - ось ж. д. пути,13 - axis w. d. way,

14 - мерзлый массив грунтов,14 - frozen massif of soils,

15 - талый грунт (деятельный слой),15 - thawed soil (active layer),

16 - положение нулевой изотермы,16 - position of the zero isotherm,

17 - поверхность льдогрунта после оттаивания,17 - the surface of the ice ground after thawing,

18 - вертикальная зона без прослойки талого грунта,18 - vertical zone without a layer of thawed soil,

19 - направление горизонтального протаивания,19 - direction of horizontal thawing,

20 - положение полосы габионов 9 на фиг. 4 после протаивания грунтового массива 7,20 shows the position of the gabion strip 9 in FIG. 4 after thawing of the soil mass 7,

21 - слой дерна на фиг. 6.21 is the turf layer in FIG. 6.

Работа земляного сооружения. Earthwork work.

Чтобы понять работу сооружения, рассмотрим схемы протаивания и деформации грунтов в различных природных условиях. В обычных грунтах малой и средней влажности (льдистости) протаивание и деформации происходят по схеме, изображенной на фиг. 5. На этой фигуре изображено состояние протаивания грунтов в середине летнего периода применительно к железнодорожной выемке, изображенной на фиг. 1 (позиция 13 на фиг. 5 - ось ж.д. пути). Грунт в начале летнего периода начинает протаивать в направлении, перпендикулярном к поверхности, и к середине летнего периода на контакте с общим мерзлым массивом 14 формируется слой талого грунта 15. Толщина этого слоя увеличивается к концу теплого периода года, но грунт остается на месте. В зимний период он снова промерзает, затем снова оттаивает, т.е. формируется так называемый деятельный слой, при этом расстояние «δ» нулевой изотермы 16 от поверхности изменяется от нуля в конце зимнего периода до некоторой величины в конце летнего периода (в общем случае различной в зависимости от среднелетней температуры воздуха).To understand the operation of the structure, let us consider the schemes of thawing and deformation of soils in various natural conditions. In ordinary soils of low and medium moisture content (ice content), thawing and deformation occur according to the scheme shown in Fig. 5. This figure shows the state of thawing soils in the middle of the summer period in relation to the railway excavation shown in FIG. 1 (position 13 in Fig. 5 - the axis of the railway track). At the beginning of the summer period, the soil begins to thaw in the direction perpendicular to the surface, and by the middle of the summer period, a layer of thawed soil 15 is formed at the contact with the common frozen massif 14. The thickness of this layer increases by the end of the warm period of the year, but the soil remains in place. In winter, it freezes again, then thaws again, i.e. the so-called active layer is formed, while the distance "δ" of the zero isotherm 16 from the surface changes from zero at the end of the winter period to a certain value at the end of the summer period (generally different depending on the average summer air temperature).

Совсем по-другому происходят процессы протаивания и деформации при залегании льдогрунтов (фиг. 6). Если в маловажном грунте при протаивании формируется его скелет, и грунт остается на месте, то при протаивании льдогрунта образуется жидкая масса, которая при наличии уклона стекает вниз, образуя новую поверхность 17 с уклоном 1:i 2.The processes of thawing and deformation occur in a completely different way during the occurrence of ice soils (Fig. 6). If its skeleton is formed in unimportant soil during thawing, and the soil remains in place, then when the ice soil thaws, a liquid mass is formed, which, in the presence of a slope, flows down, forming a new surface 17 with a slope of 1: i 2.

В то же время образуется зона 18 грунта без прослойки талого грунта на поверхности. А раз прослойки грунта нет, то нет термического сопротивления, и процесс протаивания не замедляется, т.е. за сезон протаивает не 1-2 м грунта, а десятки и даже сотни метров! Но самое главное то, что протаивание меняет направление, которое становится не перпенидкулярным к естественной поверхности, а параллельным по отношению к ней. При этом если направление протаивания совпадает с повышением уровня естественной поверхности (т.е. идет вверх по уклону), то зона 18 увеличивается, и за летний сезон могут протаить большие массивы. На рис. 7 представлен реальный пример такого протаивания на одной из железных дорог в заполярной тундре. Позицией 19 показано направление протаивания.At the same time, a soil zone 18 is formed without a layer of thawed soil on the surface. And since there is no soil layer, then there is no thermal resistance, and the thawing process does not slow down, i.e. during the season, not 1-2 m of soil thaws, but tens and even hundreds of meters! But the most important thing is that thawing changes direction, which becomes not perpendicular to the natural surface, but parallel to it. In this case, if the direction of thawing coincides with the increase in the level of the natural surface (i.e., it goes up the slope), then zone 18 increases, and large massifs can thaw during the summer season. On fig. Figure 7 shows a real example of such thawing on one of the railways in the polar tundra. Position 19 shows the direction of thawing.

Для предотвращения горизонтального протаивания предлагаемое техническое решение содержит защитный массив 5, который на контакте нарушенной 3 и ненарушенной 2 зон создает дополнительное термическое сопротивление и предотвращает развитие горизонтального протаивания. Защитный массив 5 по схеме первой работает следующим образом. При протаивании массива 7 грунт защитного массива изменяет свою форму: формируется откос 8 под углом естественного откоса «ер», чем обеспечивается его дальнейшая устойчивость. Массив 7 восстанавливается новым грунтом. Заменить сразу массив 7 при строительстве вместо защитного массива неэффективно, так как неблагоприятное протаивание формируется не всегда, а лишь в определенном числе случаев. Кроме того восстановление массива 7 не всегда необходимо.To prevent horizontal thawing, the proposed technical solution contains a protective array 5, which, at the contact of disturbed 3 and undisturbed 2 zones, creates additional thermal resistance and prevents the development of horizontal thawing. Protective array 5 according to the scheme of the first works as follows. When array 7 thaws, the soil of the protective array changes its shape: slope 8 is formed at the angle of repose "ep", which ensures its further stability. Massif 7 is restored with new soil. It is inefficient to immediately replace array 7 during construction instead of a protective array, since unfavorable thawing is not always formed, but only in a certain number of cases. Also, restoring array 7 is not always necessary.

Защитный массив по схеме второй работает следующим образом. При протаивании массива 7 габионы опускаются и занимают положение 20 (фиг. 4) и «запирают» ненарушеную территорию. Роль защитного массива мог бы сыграть дерн (растительный слой) 21, но он разрушается и уплывает вместе с протаивающим льдогрунтом.The protective array according to the second scheme works as follows. When array 7 thaws, gabions descend and occupy position 20 (Fig. 4) and "lock" the undisturbed territory. Sod (vegetation layer) 21 could play the role of a protective array, but it collapses and floats along with the thawing ice ground.

При разработке предлагаемого технического решения было решено следующее техническое противоречие. Сильный снегоперенос в условиях заполярной тундры для предотвращения снегозаносов требует, например, для выемок железных дорог откосов с очень пологими уклонами для устройства которых необходимо срезать верхние слои грунта, оголяя залегающие ниже льдогрунты. В других видах сооружений, наоборот, приходится земляные площадки возвышать над уровнем естественной поверхности, в результате чего скапливаются на контакте этих сооружений с естественной территорией большие снегоотложения, которые приводят к повышенном величинам протаивания. Эти нарушения поверхности, с одной стороны, влияют на температурный режим грунтов оснований в пределах самого сооружения, а с другой стороны, влияют на окружающую среду. Что касается самого сооружения, то разработан целый ряд мероприятий, которые компенсируют негативные последствия указанных нарушений. Но самое страшное заключается в том, что указанные нарушения при определенных природных условиях (поперечный уклон местности, наличие льдогрунтов) являются своего рода «капсулем-детонатором» для катастрофических разрушений окружающей среды, величина которых непредсказуема.When developing the proposed technical solution, the following technical contradiction was resolved. Strong snow transport in the conditions of the polar tundra to prevent snow drifts requires, for example, slopes with very gentle slopes for the excavation of railways for the construction of which it is necessary to cut off the upper layers of the soil, exposing the underlying ice grounds. In other types of structures, on the contrary, it is necessary to raise earthen platforms above the level of the natural surface, as a result of which large snow deposits accumulate at the contact of these structures with the natural territory, which lead to increased thawing values. These surface disturbances, on the one hand, affect the temperature regime of foundation soils within the structure itself, and, on the other hand, affect the environment. As for the structure itself, a number of measures have been developed to compensate for the negative consequences of these violations. But the worst thing is that these violations under certain natural conditions (transverse slope of the terrain, the presence of ice soils) are a kind of "detonator capsule" for catastrophic environmental destruction, the magnitude of which is unpredictable.

Таким образом, техническое противоречие формулируется таким образом: для обеспечения эксплуатационных характеристик земляного сооружения необходимо делать указанные выше нарушения, но с точки зрения сохранения окружающей среды эти нарушения делать нельзя. Выход из этого противоречия лежит в создании защитного массива, который «запирает» земляное сооружение от окружающего пространства.Thus, the technical contradiction is formulated as follows: in order to ensure the operational characteristics of an earthen structure, it is necessary to make the above violations, but from the point of view of preserving the environment, these violations cannot be done. The way out of this contradiction lies in the creation of a protective array, which "locks" the earthen structure from the surrounding space.

Предполагаемое изобретение содержит следующие существенные признаки.The alleged invention contains the following essential features.

Первым существенным признаком является то, что земляное сооружение содержит тело сооружения и расположенную рядом с ним нарушенную в результате возведения сооружения зону и расположено на естественной поверхности с ненарушенными природными условиями.The first significant feature is that the earthen structure contains the body of the structure and the zone disturbed as a result of the construction of the structure located next to it and is located on a natural surface with undisturbed natural conditions.

Вторым существенным признаком является то, что сооружение вместе с окружающей территорией с ненарушенными природными условиями расположено на поперечном уклоне местности, в основаниях на всей этой территории залегают льдогрунты.The second significant feature is that the structure, together with the surrounding territory with undisturbed natural conditions, is located on a transverse slope of the terrain, and ice grounds lie in the foundations throughout this territory.

Третьим существенным признаком является то, что земляное сооружение содержит защитный массив.The third significant feature is that the earthwork contains a protective array.

Все три существенных признака необходимы и достаточны для достижения поставленной цели - обеспечения безопасности окружающей земляное сооружение территории после возведения самого земляного сооружения.All three essential features are necessary and sufficient to achieve the goal - to ensure the safety of the territory surrounding the earthwork after the construction of the earthwork itself.

Кроме того в двух дополнительных пунктах представлены дополнительные детали по конструкции защитного массива.In addition, two additional paragraphs provide additional details on the design of the protective array.

Область применения предлагаемого технического решения - это огромные пространства заполярной тундры в Арктике, где в настоящее время идет интенсивное освоение - возводятся дороги, жилые и производственные сооружения. Эффективность технического решения заключается в обеспечении экологической безопасности территории, причем территории, где очень медленно восстанавливаются нарушенные природные условия.The scope of the proposed technical solution is the vast expanses of polar tundra in the Arctic, where intensive development is currently underway - roads, residential and industrial buildings are being built. The effectiveness of the technical solution is to ensure the environmental safety of the territory, and the territory where disturbed natural conditions are restored very slowly.

Claims (3)

1. Земляное сооружение на вечной мерзлоте при поперечном уклоне местности, содержащее тело сооружения, возведенное на территории с естественными природными условиями, и зону поверхности с нарушенными в результате возведения тела земляного сооружения природными условиями, которая непосредственно примыкает к телу сооружения, при этом земляное сооружение расположено на поперечном уклоне, отличающееся тем, что оно расположено на льдогрунтах и содержит на границе зоны поверхности с нарушенными природными условиями и территории с естественными природными условиями, защитный массив высотой «h» и шириной «b» из маловлажного грунта, расположенный вдоль границы тела сооружения, где «h» равно разности уровней грунта в мерзлом и текучем при оттаивании состояниях, а «b» определяется из условий устойчивости защитного массива после оттаивания и растекания льдогрунта со стороны тела сооружения.1. An earthen structure on permafrost with a transverse slope of the terrain, containing a body of a structure erected in a territory with natural conditions, and a surface zone with natural conditions disturbed as a result of the construction of the body of an earthen structure, which is directly adjacent to the body of the structure, while the earthen structure is located on a transverse slope, characterized in that it is located on ice grounds and contains, on the border of the surface zone with disturbed natural conditions and territories with natural natural conditions, a protective array of height "h" and width "b" from low-moisture soil, located along the border of the body of the structure, where "h" is equal to the difference in soil levels in frozen and fluid states during thawing, and "b" is determined from the conditions of stability of the protective array after thawing and spreading of ice soil from the side of the body of the structure. 2. Земляное сооружение по п. 1, отличающееся тем, что защитный массив представляет собой грунт, уложенный в траншею глубиной «h» и шириной «b», причем грунт в талом состоянии имеет угол естественного откоса «ϕ» в пределах 40-60°, а ширина массива равна
Figure 00000003
2. An earthwork according to claim 1, characterized in that the protective array is soil laid in a trench with a depth "h" and a width "b", and the soil in the thawed state has an angle of repose "ϕ" within 40-60 ° , and the width of the array is
Figure 00000003
3. Земляное сооружение по п. 1, отличающееся тем, что защитный массив представляет собой уложенную горизонтально полосу габионов, которая в поперечном сечении состоит из нескольких габионов общей шириной «h», соединенных друг с другом шарнирно в уровне нижних оснований и заанкеренных в грунте с верховой стороны территории, при этом верхняя поверхность полосы совпадает с поверхностью окружающего грунта.3. An earthwork according to claim 1, characterized in that the protective array is a horizontally laid strip of gabions, which in cross section consists of several gabions with a total width "h", connected to each other pivotally at the level of the lower bases and anchored in the ground with upper side of the territory, while the upper surface of the strip coincides with the surface of the surrounding soil.
RU2021124083A 2021-08-13 2021-08-13 Earth structure on permafrost with a transversal slope of the terrain RU2769793C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124083A RU2769793C1 (en) 2021-08-13 2021-08-13 Earth structure on permafrost with a transversal slope of the terrain

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124083A RU2769793C1 (en) 2021-08-13 2021-08-13 Earth structure on permafrost with a transversal slope of the terrain

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769793C1 true RU2769793C1 (en) 2022-04-06

Family

ID=81075989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021124083A RU2769793C1 (en) 2021-08-13 2021-08-13 Earth structure on permafrost with a transversal slope of the terrain

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769793C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2152483C1 (en) * 1998-07-27 2000-07-10 Читинский государственный технический университет Method for prevention of ice-laid deposit on slopes in low-snow regions of spreading of permafrost
EP2112276A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-28 Politechnika Lubelska Method for control of soil erosion on slopes
RU93410U1 (en) * 2009-12-11 2010-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) DRAINAGE DEVICE
RU2513480C1 (en) * 2012-09-18 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Structure for reinforcement of slopes of earth structure in weatherable rock soils
RU2618108C2 (en) * 2015-07-30 2017-05-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Drainage system on permafrost soils

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2152483C1 (en) * 1998-07-27 2000-07-10 Читинский государственный технический университет Method for prevention of ice-laid deposit on slopes in low-snow regions of spreading of permafrost
EP2112276A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-28 Politechnika Lubelska Method for control of soil erosion on slopes
RU93410U1 (en) * 2009-12-11 2010-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) DRAINAGE DEVICE
RU2513480C1 (en) * 2012-09-18 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Structure for reinforcement of slopes of earth structure in weatherable rock soils
RU2618108C2 (en) * 2015-07-30 2017-05-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Drainage system on permafrost soils

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hopkins Thaw lakes and thaw sinks in the Imuruk Lake area, Seward Peninsula, Alaska
Ferrians et al. Permafrost and related engineering problems in Alaska
RU2443828C1 (en) Earthwork on permafrost soils and method of its erection with base reinforcement in areas of permafrost propagation
Varlamov Thermal monitoring of railway subgrade in a region of ice-rich permafrost, Yakutia, Russia
Kokelj et al. Permafrost and terrain conditions at northern drilling-mud sumps: Impacts of vegetation and climate change and the management implications
Gagnon et al. Air-convection-reflective sheds: A mitigation technique that stopped degradation and promoted permafrost recovery under the Alaska Highway, south-western Yukon, Canada
RU2324032C1 (en) Road embankment over permanently frosen soils
RU2769793C1 (en) Earth structure on permafrost with a transversal slope of the terrain
Sidorchuk et al. Soil erosion on the Yamal Peninsula (Russian Arctic) due to gas field exploitation
Yang et al. Environmental hazards and contingency plans along the proposed China–Russia Oil Pipeline route, Northeastern China
Burn et al. The thermal regime of permafrost and its susceptibility to degradation in upland terrain near Inuvik, NWT
Seppälä Geomorphological aspects of road construction in a cold environment, Finland
Ballantyne et al. Scotland’s changing landscape
Mathieson et al. Infrastructure Adaptions to Changing Permafrost Conditions—Three Case Studies along the Trans Alaska Pipeline System
RU2739801C1 (en) Frozen-type berth structure
RU2503771C1 (en) Method to protect area against flooding during spring flood and temporary water-barrier structure for its realisation (versions)
RU123018U1 (en) TEMPORARY WATERFILLING STRUCTURE (OPTIONS)
Yu et al. Cut-slope icing prevention: Case study of the seasonal frozen area of western China
RU58562U1 (en) FILLING A SMALL ALTITUDE ROAD ON FROZEN SOIL
Mathieson et al. Permafrost degradation impacts on the trans-Alaska pipeline
RU69883U1 (en) SLOPE PART OF EARTH STRUCTURE ON ETERNAL FROZEN
Liguori et al. THE DESIGN AND CONSTRUCTION OF THE ALYESICA PIPELINE
RU2756148C1 (en) Road embankment on permafrost in areas with snow tranport
Ganguly et al. Protection of Transmission Line Towers during Landslides-A Case Study
Bobade et al. Sutability analysis of H block earth retaining structure in landslide mitigation