книги из ГПНТБ / Снежные лавины (прогноз и защита) [сб. ст

При таком предположении скорости установившейся ползучеоти и уплотнения можно выразить уравнениями

кости.Зависимость этих коэффициентов от структуры снега ис­ следована еще недостаточно. Тем не менее есть основания по­ лагать, что коэффициенты вязкости увеличиваются по мере р о с -

130

та поверхности контактов между зернами снега и увеличения отно­ шения величин контактной и эффективной поверхностей в единице объема снега.

В тех случаях, когда главные напряжения имеют различные знаки, необходимо учитывать то ,ч то коэффициент сдвиговой вяз­ кости по поверхностям, где действуют растяжения,больше,чем при сжатии. В результате этого появляется своеобразная анизо­ тропия реологических свойств снега, определяемая направлением

сдвига также увеличивают скорость уплотнения снега. Это значит, что напряжения сдвига могут уйеныпать значения коэффициентов сдвиговой и объемной ( или компрессионной) вязкости снега.

При расчетах ползучести ^уплотнения снежного покрова

необходимо дополнительно учитывать изменение плотности снега за счет процессов массопереноса. Так, для оценки скоростей течения и уплотнения снежного покрова на склонах гор предла­ гаются реологические уравнения в виде

131

Р а з д е л Ш

МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ JLAEMH

К.Ф.Войтковокий,А.А.Жигулъский

ЭКСЖРИМЕНТАЛЬЫОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ МЕДЛЕННОСПОЛЗАЩЕГО СНЕГА НА ПРОТИВОЛАВИнБЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Постановка и методика эксперимента

В овязи с освоением горных территорий и необходимостью защиты от онеиных лавин .вопросу определения давления медленно

Методика проектирования снегоудерживающих сооружений

внастоящее время наиболее полно разработана швейцарским Ин­ ститутом по исследованию снега и лавин. На основании иссле­ дований и значительного опыта строительства таких сооружений

вШвейцарии, ученые этого института разработали специальные Указанвт по проектированию противолавинных снегоудерживающих

сооружений /1 9 6 1 /. Тем не менее,прямое перенесение этого опы­ та на строительство снегоудерживающих сооружений в различных горных районах СССР невозможно ввиду больших различий физико-

географических условий,характера снегонакопления и строения снежной толщи, а также того , что большинство решений нооит эмпирический характер и не имеет должной увязки с реологией и метаморфизмом снежного .покрова. Поэтому, несмотря на оп­

ределенные успехи, конструирование и расчет удерживающих соору­ жений, препятствующих подвижке снега вниз по склону, все еще ведется без достаточного экспериментального обоснования нагру­ зок,воспринимаемых снегоудерживашщими сооружениями*

В целях разработки теории искусственного удержания онега на оклонах гор и выработки соответствующих инженерных рекомен­ даций в Проблемной лаборатории онежных лавин и оелей МГУ с

1969 г . проводятоя теоретические и экспериментальные исследо­

133

вания взаимодействия онежного покрова с искусственными препятствиями и снегоудерживающими сооружениями.

В настоящей работе рассмотрены результаты эксперимен­

тального исследования давления медленно сползающего снега на цротиволавинные снегоудерживающие щиты.выполненного Проб­

лемной лабораторией в 1969-1971 г г . Назначение эксперимен­ тов заключалось в определении величины и закономерности про­ явления давления оползающего снега на снегоудерживающие щи­

ты,распределения давления снега по высоте и длине щита, а также в оценке влияния обтекания и протекания онега о боков

и через решетку.

Объектом исследований послужили опытные снегоудержи­ вающие щиты, установленные летом 1968 г . в лавинооборе на

с . - в . склоне горы Чегет Главного Кавказского хребта на высо­ те 2900 м над ур. моря. По сведениям метеостанции ВГИ,распо­ ложенной на высоте 3050 м над ур. моря, около верхней отанции Чегет-П канатно-кресельной дороги, с данного лавиносбора до

установления здесь снегоудерживающих щитов чаото сходили лави­ ны. Ниже лавиносбора проходит спортивная траооа слалома-гиган­

та .

Площадка лавиносбора имела ширину около 60 м, длину по склону примерно 100 м.угол наклона оклона ооставлял в среднем 36°.

Коренные породы горы Чегет предотавлены кристаллическими сланцами, большей частью перекрытыми рыхлыми отложениями. По­ верхность склона горы в цределах лавиносбора сложена обломками дресвы и мелкозема, задернована травянистой раотительноотью и в некоторых местах покрыта кустарником рододендрона.

Опытные щиты представляли ообой одноцролетную о консолями металлическую конструкцию решетчатого типа и состояли из опор­

оклона неоущие стойки опирались на подкооы из стальных труб диаметром 16 см , которые под углом 40° к склону бетонирова­ лись в основание на глубину 0,8 м. В рассматриваемом лавиносборе было построено пять таких щитов. Опытные щиты раополо-

134

5

•гго

liic.i. i'a3iv;ei!!CHHe опытных С!1егоудер:-.;кБа;о::;;:х :эдтог- :> лнрняо-

'сборе к измерительных пластин па ;;,;;те ОС - опорная стойка, ОБ - спорная балка н;ит?..

135

жены на склоне в шахматном порядке в три ряда с учетом ге о - мореологии склона и размеров лавиносбора ( рис. 1 , а ) .

Давление онега на щит определялось с помощью тензометри­ ческих датчиков по деформации рабочего элемента самого щита или специального измерительного приспособления.

Измерительным приспособлением служили стальные и дюралю­

опытного снегоудеркивающего щита Л Ь. ири этом зимой 1968/69 г . они устанавливались в оередине щита; в последующие зимы панель из стальных пластин располагалась на краю щита, а панель из дюралюминиевых плаотин - рядом о первой панелью о просветом между щзаями смежных пластин в 2 см (.см. рис. 1,(5). Открытая часть решетки опытного щита зимои 1970/71 г , сбоку и выше из­ мерительных плаотин закрывалась досками, и решетчатый щит

превращался в щит оо сплошной снегонепроницаемой опорной по­ верхностью. Рабочим органом этих плаотин ошш консоли длиной 20 см, на которые в 13-15-и см от свободного !фая наклеивались тензометрические датчики.

Давление снега на опорные балки снегоудеркивающего щита

80 и 120 см от поверхности склона. Тензодатчики наклеивались на консольные участки балок в 12 и 25-и ом от свободного края. Во втором случае с помощью тензобалок равнопрочного сечения определялось полное давление снега на опорную балку.Эксперимен­ тальные тензобалки толщиной 14 мм имели форму усеченной трагпеции с основаниями 3 и 10 см и длиной 14 см . Такие тензобалки укладывались под опорные балки опытных щитов № 2 и 3 . С целью оценки влияния протекания снега между балками на величину оил давления снега, опорные балки на опытном щите № 2 устанавли­ вались с просветом 35 см, а на щите №3 - о просветом 15 см .

В экспериментах применялись проволочные тензодатчики на бумажной основе и фольговые прямоугольного сечения типа 2ПКБ-20-200ГБ и 2ФША-20-200ГВ.

136

9-1159

Измерительные пластины.опорные балки и тензобалки равно­ прочного сечения с наклеенными на них датчиками после соот­ ветствующей термообработки и гидроизоляции,подвергались пред­ варительной и контрольной (после окончания эксперимента) та­ рировке»

Показания тензодатчиков во время тарировки и в процессе полевых наблюдений регистрировались измерителем статических деформаций ИСД-3 с диапазоном измеряемых деформаций от IxIO-5

до 1x10“ ^ в относительных единицах деформации.

Величина давления снега на снегоудерживающий щит опреде­ лялась исходя из разности показаний тензодатчиков по тарировочному графику зависимости между деформацией материала в месте наклейки датчика и нагрузкой на балку (пластину). С

целью упрощения расчетов давление онега на отдельные участки измерительных балок и плаотин, разделенные тензодатчиками, осреднялось.

В связи с тем, что давление снега цри прочих равных усло­ виях зависит от высоты, физико-механических характеристик и состояния снега в лавиносборе,вблизи опытных снегоудеркивающих щитов одновременно измерялись высота и температура снежного покрова,определялись структура и плотность снега послойно.

тер проявления и изменения давления снега на рассматриваемый щит во время накопления,существования и таяния онега,наблю­

Анализ данных измерений показал, что в начальный момент после установки измерительных приспособлений давление снежно­

138

возрастало давление снега на щит не только при увеличении

высоты снежного покрова,но и при постоянной его величине, вследствие проявления изменений структуры,плотности и ползу­

ности проявления давления онега на рассматриваемый снегоудер-

яивающии щит наблюдались зимэи 1969/70 и Т 970/71гг.

Максимальные значения давления снега на данный щит зимои l9 6 9 /7 0 lr . отмечены 21 апреля и 6 мая, в то время как макси­ мальная высота снежного покрова перед щитом наблюдалась в период с 10 по 17 апреля.

Вследствие резкого потепления , выпавших дождей и начав­

шегося таяния снега,высота снежного покрова во второй половине

в середине щита.Однако на остальных участках по высоте щита,

вследствие уплотнения снега и увеличения ползучести,давление снега продолжало возрастать и на высоте 27-47 см от поверх­

139