Причины образования снежных обвалов, инженерные мероприятия по предупреждению завалов дороги лавинами. Удержание снега на склонах. Галереи

В горных районах, где выпадает много снежных осадков, часто происходят снежные обвалы (лавины) с крутых склонов. Лавинами называют снежные массы объемом в десятки и сотни тысяч, а иногда в несколько миллионов кубических метров, которые потеряли сцеп­ление с подстилающей поверхностью и с большой скоростью обрушиваются вниз по склону, разрушая дорогу и дорожные сооружения. Перед лавиной движется воздушная волна, вызывающая разрушения в тех местах, до которых лавина не доходит.

На горных склонах снежный покров всегда имеет слоистость. Слои снега различной плотности часто разделяются корками твердого обледеневшего снега («снежная или ветровая доска»), образую­щимися в результате смерзания снега при сильном ветре. Плотность снега на горных склонах колеблется от 0, 04—0, 05 (свежевыпавший) до 0, 7—0, 8 (мокрый снег).

Соответственно сильно меняется и удельный вес снежной массы от 40—50 до 700-800 kгc/m³.

В течение зимы в снежном покрове происходят процессы пере­кристаллизации, вызванные движением водяных паров из нижних слоев снега в верхние под влиянием разницы температур, достига­ющей 10—15°. Верхние слои уплотняются, а в нижних создается рыхлая прослойка из ледяных кристаллов — «глубинный иней», обладающая малым сопротивлением сдвигу. Во время оттепелей в снежном слое образуются настовые прослойки, между которыми на­ходится мелкий сыпучий снег.

По мере увеличения толщины снегового покрова и образования в нем ослабленных прослоек устойчивость снега на склоне умень­шается. При достижении критического равновесия бывает достаточно самого небольшого толчка от падения карниза (козырька, образующегося на подветренном склоне), сотрясения воздуха от порыва ветра, выстрела или даже громкой речи, чтобы обрушилась лавина.

Для оценки устойчивости снеговых масс предложен ряд теоре­тических методов, основанных на рассмотрении условий предельного равновесия массы снега на склоне. Однако сложность процесса образова­ния лавин, переменность физико-механических свойств снега во времени и трудность учета форм снегосборного бассейна затрудняют использование этих методов при расчетах применительно к каждому конкретному лавиноопасному месту.

Различают сухие и мокрые лавины. Первые образуются в периоды морозов. При их падении сухой снег сильно распыляется, образуя своеобразное снежное облако, движущееся вниз с большой ско­ростью.

Лавины из мокрого снега образуются весной или во время сильных оттепелей. Нижние слои снега пропитываются водой. Их сцепление с поверхностью земли или плотной снеговой про­слойкой уменьшается, и снежная масса сползает вниз по склону. Мокрая лавина движется сплошной массой, увлекая с собой камни и деревья, сломанные при движении.

Участки, на которых происходят снежные обвалы, характери­зуются крутыми логами и тальвегами, имеющими в верховьях впа­дину — снегосборный бассейн, в котором накапливается снег. При­шедший в движение снег скользит по сравнительно узкому каналу стока (лавинному лотку). Скатившись к подножью склона, лавина расширяется, замедляет свое движение и, остановившись, образует конус выноса из снега, увлеченных камней грунта, стволов деревьев и т. д. Накапливаясь в течение ряда лет, материалы, принесенные лавиной, иногда образуют гряды, параллельные направлению доли­ны. При узких долинах и большой высоте снегосборного бассейна конус выноса перегораживает долину, иногда достигая се противопо­ложного склона.

По характеру движения снежной массы различают три типа лавин:

осовы, при которых вся масса снега на склоне равномерно сме­щается по склону без строго фиксированного русла;

лотковые лавины, при которых снег со снегосборного бассейна вначале скользит по логу — сравнительно узкому каналу стока. Склоны канала лишены растительности и имеют следы лавинной эрозии;

прыгающие лавины, которые вначале смещаются но каналу сто­ка, а затем, когда он образует горизонтальную площадку пли уклон его увеличивается, взлетают с уступа и падают на дно долины.

При изысканиях горных дорог необходимо установить участки, опасные в отношении снежных обвалов. Это можно сделать на основе изучения картографического материала или данных аэрофотосъемки, а также непосредственным осмотром на местности. Следует учиты­вать, что на крутых склонах с уклоном более 60° больших накопле­ний снега не бывает, так как он осыпается постепенно. Наиболее опасны склоны с крутизной 15—25°, на которых может накапливать­ся большое количество снега, постепенно приходящего в неустойчи­вое состояние.

Повторяясь из года в год, лавины оставляют на местности ха­рактерные следы. Они уничтожают на склонах хвойные деревья, имеющие стелющуюся корневую систему. Сохраняются лишь тонкост­вольные деревья лиственных пород — береза, рябина и т. п., изгиба­емые и прижимаемые к земле лавинами. В местах, конусов выноса лавин снег сохраняется до июня — конца июля, что вызывает появ­ление влаголюбивой растительности и запаздывание сезонных про­цессов роста. Однако необходимо учитывать, что наблюдения за растительностью не могут выявить места образования лавин повто­ряемостью один раз в несколько десятилетий

При изысканиях следует избегать пересечения дорогой лавино­опасных мест. При невозможности обхода дорогу располагают над дном долины на такой высоте, чтобы ее не закрывали снежные завалы от скатывающихся лавин. При неизбежности пересечения лавино­опасных участков дорогу следует прокладывать, через участки ка­налов стока, где легче всего построить снегозащитные галереи и где они будут иметь наименьшую длину варианта трассы в районе со снежными обвалами. В первом варианте (сплошная линия) трасса проложена с разви­тием лилии в пределах всего горного склона, она несколько раз пере­секает лавиноопасные места. Во втором ва­рианте (пунктирная ли­ния) трасса развивается в пределах лесного мас­сива, не подверженного опасности снежных об­валов, и только один раз пересекает лавино­опасное место в зоне лавинных лотков.

Для борьбы с зава­лами дорог лавинами предусматривают ряд мер, направленных на уменьшение накопле­ния снега влавиносборных бассейнах, повыше­ние устойчивости снега на склонах, замедление движения масс снега, отклонение лавины от дороги или пропуск ее над дорогой.

Одним из источников поступления снега в лавиносборные бассейны является его сметание ветром с расположен­ных выше наветренных склонов. Для задержа­ния снега на плато устраивают каменные стены и устанавливают на зиму снегосборные щиты, аналогичные по конструкции используемым для придорож­ных ограждений. На ровных гладких склонах лавиносборного бас­сейна для задержания снега сооружают каменные стены, земляные валы и террасы.

Чтобы разделить движущуюся по склону лавину на отдельные части, энергия которых гасится при ударе друг о друга, на относи­тельно больших по площади склонах с успехом применяют лавинорезы, устанавливаемые в шахматном порядке в виде направленных навстречу лавине клинообразных пирамид с углом при вершине 30—40° и высотой 4—6 м. Их делают из камня или грунта, облицо­ванного камнем. Хорошие результаты были получены при устройстве лавинорезов из сборных бетонных элементов.

В некоторых случаях скатывающаяся лавина может быть отклоне­на от дороги при помощи отбойных дамб в виде мощных подпорных стен или земляных сооружений с надежным укреплением откосов, расположенных под углом не более 30° к направлению ее движения. Защищая дорогу от снега, эти сооружения не пре­дохраняют ее от действия воздушной волны.

Наиболее падежным способом защиты дороги от лавин являются галереи. Чтобы снежная масса проскальзывала по кровле без удара, галерею распо­лагают обычно на полках, врезаемых в склоны тальвега, но которому скатывается лавина. Над галереей делают засыпку, с таким расчетом, чтобы получилось естественное продолжение склона местности или даже крутизна немного увеличилась. Противолавинные сооружения рассчитывают на давление от удара и веса снежного обвала.

В настоящее время галереи строят преимущественно из сборных железобетонных элементов. Строившиеся в послед­нее время галереи в виде навесов, открытых с низовой стороны, ока­зались неудачными, гак как при сходе лавин н сметании ветром снега со склонов в результате возникновения воздушных завихрений зано­сились снегом. Поэтому пространство между стойками должно быть закрыто бетонными плитами.

Рис. Схемы противолавинных галерей

а — балочная консольная, б — арочная; 1 — стойка верховой опоры, 2 — железобетонная балка; 3 — вертикальная или наклонная стойка; 4 — горизонтальная опорная балка; 5 — фундаментная подушка; 6 —фундаментная плита; 7 — фундамент верховых опор; 8 — засыпка; 9 — дренажный лоток; 10 — мощение; 11— бетонное покрытие; 12 — тощий бетон

Рис. Схема защиты дороги от лавин устройством лавиноотбойных дамб

6 – подпорная стенка; 7 – каменная наброска с выкладкой верхнего ряда; 8 – одевающая выкладка крупным камнем; 9 – грунт