Геодезический репер для грунтов с сезонным промерзанием

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ РЕПЕР ДЛЯ ГРУНТОВ С СЕЗОННЫМ ПРОМЕРЗАНИЕМ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Автор Товбас Сергей Константинович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Геодезический репер для грунтов с сезонным промерзанием, содержащий стальную трубу, закрепленную по оси скважины и расположенную внутри обоймы, якорную часть с диаметром больше диаметра обоймы, опирающуюся на дно скважины и сцепленную с грунтом по площади соприкосновения, марку, закрепленную на верхнем конце стальной трубы, отличающийся тем, что на стальной трубе закреплены верхняя и нижняя перемычки, причем верхняя перемычка закреплена ниже уровня грунта, а нижняя перемычка закреплена в якорной части ниже глубины промерзания, обойма выполнена в виде асбестоцементной трубы, расположенной от поверхности грунта до якорной части, при этом внутренний объем обоймы и объем якорной части омоноличены цементно-песчаным раствором и равны, а пространство между обоймой и наружной стенкой монолита заполнено прослойкой грунтовой воды. Полезная модель относится к области геодезии, в частности к закреплению в грунте геодезических пунктов, и найдет применение для производства высокоточных геодезических измерений в плане и по высоте. Известна конструкция глубинного геодезического репера 1, содержащего металлическую трубу с индексом на верхнем конце, закрепленную в забое скважины и проходящую вблизи ее осевой линии без механического контакта со стенками. Скважина гидроизолирована и заполнена водой до уровня, выше верхнего конца трубы, труба изготовлена в виде полого цилиндра из материала с малым коэффициентом теплового расширения, например из инвара, а ее геометрические размеры подобраны так, чтобы отношение массы трубы к ее объему равнялось плотности воды. Недостатками известной конструкции являются отсутствие якоря для скрепления с грунтом, противопучинных устройств и неустойчивость к горизонтальным смещениям грунта. Известна конструкция грунтового геодезического репера для областей сезонного промерзания грунта 2, содержащего закрепленную в скважине и установленную вдоль ее оси металлическую трубу с маркой в верхнем конце. При этом верхняя часть металлической трубы размещена над уровнем земной поверхности, снабжена дополнительной маркой и выполнена с проемом для крепления геодезических приборов, верхний конец этой трубы перекрыт пластиной с отверстием для принудительного центрирования геодезических приборов. Крепление металлической трубы осуществлено бетонированием свободного пространства скважины и полости трубы до нижнего уровня указанного проема, при этом глубина закладки трубы определяется уровнем максимального промерзания грунта. Недостатками известной конструкции являются отсутствие якоря для скрепления с грунтом и противопучинных устройств и неустойчивость к горизонтальным смещениям грунта. Известна конструкция репера для грунтов с сезонным промерзанием, выбранная в качестве прототипа 3. Репер, установленный в скважину, содержит металлический сердечник в виде стальной трубы с конусообразным наконечником и якорем на конце,противопучинные приспособления со смазывающим материалом и заполнитель полости. При этом сердечник жестко скреплен по всей своей поверхности с пластмассовой обоймой, внешняя поверхность которой смазана незамерзающим материалом ниже уровня сезонного промерзания грунта (УСПГ). При этом диаметр якоря больше диаметра обоймы, а сам якорь опирается на дно скважины и сцеплен с грунтом по площади соприкосновения,На сердечник с обоймой надета с возможностью скольжения и наличием свободного пространства пластмассовая трубчатая оболочка, по длине превышающая УСПГ. Внешняя поверхность пластмассовой трубчатой оболочки смазана незамерзающим материалом и обернута пластмассовой пленкой. Якорь выполнен в виде металлического патрубка диаметром меньше диаметра скважины и опущен на дно предварительно пробуренной скважины. В патрубке выполнены продольные прорези на части его длины, образуя полосы,причем часть полос попеременно загнута во внутреннее пространство патрубка до смыкания между собой, верхние концы другой части полос загнуты в сторону стенок скважины. Нижняя часть скважины с якорем заполнена скрепляющим составом, например бетоном, а оставшееся свободное пространство скважины заполнено местным грунтом. Верхний конец сердечника оборудован центрирующей головкой, являющейся маркой. 2 98352013.12.30 Недостатком известной конструкции является неустойчивость к горизонтальным смещениям грунта, вызванная большой длиной металлического сердечника и малым диаметром его сечения, что приводит к снижению надежности результатов геодезических измерений. Кроме того, в процессе эксплуатации данного репера происходит снижение эффективности работы смазочного материала, что приведет к потере противопучинных свойств, связанных с сезонным промерзанием грунта. Задачей полезной модели является повышение надежности результатов высокоточных геодезических измерений за счет обеспечения стабильности репера в горизонтальной и вертикальной плоскостях независимо от подвижек грунта, связанных с его сезонным промерзанием. Поставленная задача достигается тем, что геодезический репер для грунтов с сезонным промерзанием содержит стальную трубу, закрепленную по оси скважины и расположенную внутри обоймы, якорную часть с диаметром больше диаметра обоймы,опирающуюся на дно скважины и сцепленную с грунтом по площади соприкосновения,марку репера, закрепленную на верхнем конце стальной трубы. При этом в отличие от прототипа на стальной трубе закреплены верхняя и нижняя перемычки, причем верхняя перемычка закреплена ниже уровня грунта, а нижняя перемычка закреплена в якорной части ниже глубины промерзания. Обойма выполнена в виде асбестоцементной трубы,расположенной от поверхности грунта до якорной части. Внутренний объем обоймы и объем якорной части омоноличены цементно-песчаным раствором и равны. Пространство между обоймой и наружной стенкой монолита заполнено прослойкой грунтовой воды. Отличительными признаками заявляемой полезной модели являются наличие новых конструктивных элементов и их взаиморасположение, а именно верхней и нижней перемычек иная форма выполнения обоймы в виде асбестоцементной трубы и ее расположение омоноличивание цементно-песчаным раствором внутреннего объема обоймы и объема якорной части равенство соотношений внутреннего объема обоймы и объема якорной части заполнение пространства между обоймой и наружной стенкой монолита тонкой прослойкой грунтовой воды. После застывания цементно-песчаного раствора образуется монолит, объединяющий якорную и обойменную части. Бетонные смеси не сцепляются с асбестоцементом, поэтому между обойменной частью монолита и самой обоймой образуется тонкая прослойка,которая за счет капиллярности заполняется грунтовой водой. Эта прослойка и служит элементом скольжения, оберегающим от воздействия пучения грунта. За счет монолитности конструкции и большой поверхности сцепления с грунтом в зоне якорной части, обеспечивается стабильность репера во времени в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в отношении к подвижкам грунта. Полезная модель поясняется фигурой, на которой представлен общий вид конструкции геодезического репера в вертикальном разрезе. Полезная модель содержит стальную трубу 1, закрепленную по оси скважины, расположенную внутри обоймы 2 в виде асбестоцементной трубы, якорную часть 3, опирающуюся на дно скважины и сцепленную с грунтом по площади соприкосновения с диаметром больше диаметра обоймы 2, марку 4, закрепленную на верхнем конце стальной трубы 1. На стальной трубе 1 закреплены верхняя 5 и нижняя 6 перемычки, причем верхняя перемычка 5 закреплена ниже уровня грунта 7, а нижняя перемычка 6 закреплена в якорной части 3 ниже глубины промерзания 8. Обойма расположена от поверхности грунта 7 до якорной части 3. Внутренний объем обоймы 2 и объем якорной части 3 омоноличены цементно-песчаным раствором 9 и равны. Пространство между обоймой 2 и наружной стенкой монолита заполнено грунтовой водой (на фигуре не показано). 3 98352013.12.30 Предлагаемую полезную модель монтируют в пробуренной в грунте 7 скважине. Стальную трубу 1 устанавливают по оси скважины. В скважину заливают цементнопесчаный раствор 9, формируя якорную часть 3. После этого дают раствору устояться в пределах 0,5 ч. Далее опускают обойму 2 в виде асбестоцементной трубы и заливают ее полость до уровня марки 4. Пространство между асбестоцементной трубой обоймы 2 и стенками скважины засыпают вынутым из скважины грунтом. В течение годового цикла грунт промерзает до глубины промерзания 8 в осеннезимний период и оттаивает в весенне-летний, что вызывает соответственно пучение и осадку грунта. При пучении и осадке грунт выше глубины промерзания 8 охватывает и увлекает с собой обойму 2. Тонкая водная прослойка при любом из двух возможных агрегатных состояний воды позволяет обойме 2 скользить вдоль монолита, который удерживается в стабильном состоянии по горизонтали и вертикали за счет монолитности якорной части 3 и внутреннего пространства обоймы 2, равенства объемов этих частей и по вертикали за счет большой поверхности сцепления с непромерзлым грунтом в зоне якорной части 3. Использование заявляемой полезной модели позволит повысить надежность результатов высокоточных геодезических измерений за счет обеспечения стабильности репера в горизонтальной и вертикальной плоскостях независимо от подвижек грунта, связанных с его сезонным промерзанием. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4