Расчет основных параметров лавин

Основными параметрами при планировании и выполнении ра­бот по ликвидации схода лавин, являются: количество и площадь лавинных очагов; сроки начала и окончания лавиноопасного пери­ода; объем лавин; скорость движения; дальность выброса и сила удара; высота лавинного потока.

Количество и площадь лавинных очагов могут быть определены по топографической карте (масштаб 1:25000... 1:50000), по релье­фу местности или на основе данных разведки и ближайших метео­станций.

Сроки начала и окончания лавиноопасного периода определя­ют по периоду залегания устойчивого снежного покрова (по дан­ным метеостанций) с учетом вертикального градиента, составляю­щего примерно 6...7 дней на 200–250 м высоты.

Степень устойчивости снежных масс оценивают показателем , где – предельное сопротивление сдвигу в плоскости возможного скольжения, – касательное напряжение в этой плоскости от собственного веса снега. Возникновение лавин возмож­но при < 4, а при < 1 – неизбежно. Объем лавин рассчитывается по формулам:

 

,

(1.89)

 

где S – лавиноактивная площадь;

h _cp, h _max – средняя и максимальная высота снежного покрова в очаге (по многолетним данным);

k 0,5 – эмпирический коэффициент.

Скорость лавины определяется по формуле:

 

(1.90)

 

а динамическое давление на поверхность препятствия, расположенного перпендикулярно направлению движения лавины, равно:

 

,

(1.91)

 

где r – плотность лавинного снега, кг/ , принимаемая равной 300 кг/ для лавины из свежевыпавшего снега, 400 кг/ для лавины из старо­го снега, 500 кг/ для лавины из мокрого снега;

g – ускорение свободного падения, м/ ;

– высота лавинного снега перед препятствием, которая определяется путем построения поперечного разреза лавинного очага по тра­ектории движения лавины (рис. 1.6).

 

 

Участок 1 2 3   j, град 34 0 10   Длина, м 300 100 600

 

Рис. 1.6. Схема определения высоты лавинного снега перед препятствием

Суммарная нагрузка на препятствие типа столбов при их обте­кании лавиной определяют по формуле

 

,

(1.92)

 

где S – площадь проекции обтекаемого препятствия на плоскость, перпендикулярную направлению движения лавины, .

1.5. Прогнозирование оползней

Большую часть потенциальных оползней можно предотвратить, если своевременно принять меры в начальной стадии их развития. Среди различных мероприятий особенно важное значение имеют контроль и прогнозирование оползневых процессов. Они необхо­димы для расположения объектов в безопасных местах; своевремен­ного предупреждения о возникновении новых или предотвраще­нии опасной величины и скорости смещения уже существующих оползней; выявления необходимости борьбы с оползнями или воз­можности эксплуатации объектов без укрепления склона.

Для предотвращения возникновения оползней необходимо организовать контроль за состоянием склонов и соблюдение охранно-противооползневого режима, а также проводить комп­лекс противооползневых мероприятий с учетом гидрогеологи­ческих условий и характеристики оползневого участка. Необходимые для этого данные наносят на крупномасштабные карты. На них должны быть указаны: устойчивость склонов; возможность производства земляных работ; гидрогеологичес­кие условия района; возвышенности и косогоры; места распо­ложения стоков, дренажных бассейнов, затопляемых участков и распределение подземных вод. На эти же карты наносят мес­та прошлых оползней и районы возможного оползания. К кар­те прилагается пояснительная записка с подробным описани­ем оползневого района (участка).

Теоретический прогноз оползней достаточно сложный, как пра­вило, производится специалистами оползневых станций (по дан­ным многолетних наблюдений) и может быть только вероятност­ным. Принципиальная схема вероятностного прогноза возникновения нового оползня на естественном склоне в заданном районе и в заданный период времени Т (по Е.П. Емельянову) со­стоит в следующем:

1. Получение исходных данных:

Определяют среднюю годовую величину коэффициента К ^н_ср устойчивости данного склона в настоящее время (т.е. на нача­ло периода Т), под которым понимают отношение суммарно­го сопротивления сдвигу вдоль какой-либо потенциальной по­верхности скольжения к сумме сдвигающихся усилий вдоль этой поверхности:

 

,

(1.93)

 

где С_i – сопротивление сдвигу на i -ом участке,

t _i – касательная напряжения,

D l_i – абсолютная деформация.

Рассчитывают среднюю скорость необратимых изменений коэффициента устойчивости склона (за год в настоящее время и ее прогноз на период Т) D K _cp= f (T).

Определяют зависимость амплитуды А обратимых колебаний коэффициента устойчивости склона от показателей F соответствующих факторов – .

Рассчитывают среднюю величину годовой амплитуды A _cp отрицательного отклонения коэффициента устойчивости склона и вероятной максимальной ее величины A _max за период Т.

2. Анализ данных:

Определяют возможность оползня; конечная средняя годовая величина коэффициента устойчивости склона в конце прогнозируемого периода Т составит ,

если – оползень маловероятен;

– оползень возможен;

– вероятность оползня очень велика.

Рассчитывают вероятное время смещения оползня (лет от начала прогнозируемого периода), т.е. наиболее вероятно смеще­ние оползня в этот период по формуле:

 

,

(1.94)

Пример.

Определить вероятное время возникновения оползня в горизонтальных склонах.

Исходные данные:

Прогнозируемый период Т = 50 лет; значение среднего начально­го коэффициента устойчивости склона = 1,27. Сравнительно равномерный подмыв подошвы склона и сопутствующие процессы обус­лавливают среднее годовое уменьшение коэффициента его устойчивости ; среднее годовое отрицательное отклонение коэффициента устойчивости склона в результате колебаний его водонасыщения и перегрузки основания наносами .

Максимальное негативное отклонение коэффициента устойчи­вости склона за 50 лет (соответствующее наиболее неблагоприят­ному сочетанию факторов в течение года 2%-й обеспеченности) .

 

Решение.

Наиболее вероятное смещение оползня по формуле 1.94 следу­ет ожидать в период

 

от (1,27 – 0,10 – 1,0)/0,005 до (1,27 – 0,03 – 1,0)/0,005

 

т.е. через 34...48 лет. Следовательно, возведение на этом склоне объекта со сроком амортизации 50 лет и более, требует дополнительного проведения противооползневых мероприятий. Тем не ме­нее временные (рассчитанные на 10... 15 лет) объекты в настоящее время и в ближайшие годы возводить можно.

На практике обычно заблаговременно выявляют условие, изменение которого способно вызывать оползни участка склона, и выполняют все противооползневые мероприятия, повышаю­щие устойчивость пород. Для этого в пределах выявления при­чин возникновения оползневых смещений, изучения их дина­мики и определения противооползневых мероприятий наблюдение ведут специальные посты со специалистами ополз­невых станций, в задачу которых входит контроль: за колебани­ем уровней воды в колодцах дренажных сооружений, в буровых скважинах, реках, озерах и водохранилищах; за режимом под­земных вод; скоростью и направлением оползневых смещений; выпадением и стоком атмосферных осадков. На наиболее ответ­ственных участках такие посты оборудуют створы глубинных реперов и наблюдают за ними. В качестве реперов обычно ис­пользуют буровые штанги длиной 2...2,5 м. В районах глубокого промерзания штанги-реперы устанавливают на глубину до 3 м и заливают раствором цемента. Особенно внимательно наблюдение за реперами ведут в осенне-весенний период, когда выпада­ет наибольшее количество осадков (являющихся одной из основ­ных причин возникновения оползней).

На основании анализа результатов проведенных наблюдений выявляют оползневые районы и выполняют противооползневые работы на тех участках, где зафиксировано смещение пород.

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: