Снежные лавины

Лавина - обвал массы снега на горных склонах, пришедших в интенсивное движение. Снежные лавины представляют серьезную опасность. В результате их схода гибнут люди, уничтожаются материальные ценности, парализуется работа транспорта, блокируются целые районы. Лавины чаще всего наблюдаются на склонах крутизной от 20° до 50° при толщине снежного покрова не менее 30...50 см. Для схода лавины необходимо определенное сочетание лавинообразующих факторов. К их числу относят: высота слоя старого снега, состояние подстилающей поверхности, высота слоя свежего снега, плотность снега, интенсивность снегопадов, температурный режим воздуха. В тёплую погоду сход лавин является следствием интенсивного таяния снега под воздействием тепла и солнечной радиации, приводящих к разрыхлению снежной толщи и ослаблению прочности и несущей способности отдельных слоев.

Прогнозирование лавин заключается в определении периода, во время которого действие лавинообразующих факторов наиболее опасно. Наиболее распространённые признаки лавинной опасности показаны на схеме (рис. 25).

Признаки лавинной опасности

Рис. 25. Признаки лавинной опасности

Следует отметить, что до 70% всех лавин обусловлены снегопадами. Они сходят во время снегопадов или в течение 1...2 суток после их прекращения.

Формирование лавин происходит в лавинном очаге, представляющем собой участок склона и его подножия, в пределах которых движется лавина. Различают три зоны лавинного очага: зона зарождения (лавиносбор), зона транзита (лоток), зона остановки (конус выноса). Классификация лавин, учитывающая природу их формирования, дана в табл. 18 [14].

Классификация снежных лавин

Таблица 18

Тип лавины

Особенности

Лотковая

Движение по фиксированному руслу

Осов (склоновая)

Отрыв и движение по всей поверхности склона

Прыгающая

Свободное падение с уступов склонов

Пластовая

Движение по поверхности нижележащего слоя снега

Г рунтовая

Движение по поверхности грунта

Сухая

Сухой снег в лавинном очаге

Мокрая

Мокрый снег в лавинном очаге

Количественные характеристики лавин приведены в табл. 19. Лавина объёмом 10 м3 представляет опасность для человека, автомобиля. Более крупные лавины способны разрушить капитальные инженерные сооружения, образовывать завалы на дорогах [14].

Основные характеристики снежных лавин

Таблица 19

Параметр

Величина

Объём V, м3

от единиц до 107

Плотность лавинного снега р, г/м3: мокрая лавина сухая лавина

  • 0,3...0,8
  • 0,2...0,4

Скорость движения v, м/с: мокрая лавина сухая лавина

  • 10.. .20
  • 20.. .100

Динамическое давление Р, МПа

до 0,4...2

Высота фронта лавины /7, м

от долей до 10

Площадь сечения лавинного потока, м2

от единиц до 103

Дальность выброса Lmax, м

до 2000

Повторяемость, ед./год

0,01...20

Движение сухой лавины обычно сопровождается снежно-пылевым облаком. В отдельных случаях (при высокой скорости фронта лавины, высокой плотности снежно-пылевого облака) перед фронтом лавины возникает ударная волна. Действие такой волны сходно с действием ударной волны взрыва.

Действие водонасыщенной лавины сходно с действием воздухонасы-щениой жидкости или селевого потока.

Следует отметить, что сила удара (давление) снежных лавин на вертикальную преграду в отдельных случаях может достигать 0,4 МПа, а при наличии в лавине твёрдых включений может превышать это значение в несколько раз.

Основные параметры лавины определяются по нижеследующим формулам [14].

Степень устойчивости снежных масс оценивается коэффициентом устойчивости:

(3.25)

где тл - предельное сопротивление сдвигу плоскости возможного скольжения; т - касательное напряжение в этой плоскости от собственного веса снега.

При % < 4 - возникновение лавины возможно; % < 1 - возникновение лавины неизбежно.

Объём лавины, м3,

(3.26)

где S - лавиноактивная площадь, м2; /гср - средняя высота снежного покрова.

Скорость лавины, м/с,

(3.27)

где величину Н*, м, определяют согласно рис. 26.

Схема выброса лавины

Рис. 26. Схема выброса лавины

На рис. 26 величина Lmax - максимальная дальность выброса лавины.

Динамическое давление Рл, Па, на поверхность преграды, расположенную перпендикулярно направлению движения лавины, определяют по соотношению

p.=k~pv2,

(3.28)

где принимают коэффициент к = 1 4-2 [11, 14].

Гидростатическое давление снега на стенку существенно меньше динамического; в расчетах оценочного характера его допускается не рассматривать.

Умножая давление Рд на величину нагружаемой площади S поверхности объекта, можно оценить силу, действующую на эту поверхность в момент удара лавины (F = Ра- S).

Если поверхность преграды образует угол р с направлением движения лавины, динамическое давление составляет

Рд = Рд sin2/?.

(3.29)

Пример. Определить динамическое давление сухой лавины на вертикальную стенку, расположенную нормально направлению её движения, если плотность лавинного снега 300 кг/м3 ,скорость лавины 40 м/с (при значении коэффициента к = 1).

Решение. Искомое давление находим по формуле (3.28)

Р' = 1 X • 300 • 402 = 240000 Па = 0,24 М Па.

д /2

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >