Сооружения для отвода лавин

Сооружения для отвода лавин используются как средство противолавинной защиты в зоне транзита и отложения лавин. Используются в основном три вида сооружений — дамбы или стенки, лавинорезы и галереи.
Отводящие дамбы и стенки останавливают лавины и направляют их в зону, где они не могут причинить ущерба (см. ниже рис. 11.9).

Направляющие дамбы или стенки строятся параллельно направлению движения лавины, ограничивая ее движение в узком лотке; часто дамбы и стенки применяются в сочетании с галереями. Большинство их строится в виде земляных насыпей, но могут быть также стальные и бетонные стенки, габионы (специальные бетонные блоки) и ряжи.
Дамбы и стенки эффективны, когда речь идет о рыхлых лавинах, однако при защите от пылевой лавины они практически бесполезны. Отводящие дамбы могут эффективно применяться лишь там, где есть достаточно места, куда можно направить лавины, не рискуя причинить ущерба. Последнее обстоятельство часто ограничивает применение сооружений этого типа. Отвод масс снега должен осуществляться постепенно, в противном случае лавины будут перекрывать и засыпать сооружения. Установлено, что угол а между направлением лавины и положением отражающего сооружения не должен превышать 20° в случае земляной насыпи и 30° в случае стенки. В противном случае эффективность лавиноотводящих сооружений резко уменьшается.
Минимальная высота отводящего сооружения Нd может быть рассчитана исходя из следующей зависимости:

Нd=Нs+Нa+Нv (11.10)

где Нs— глубина снега, отложенного либо в результате снегопадов, либо за счет предыдущих лавин; Нa — высота потока «проецируемой» лавины; Нv = (Va sin а)^ 2/2g; Va — средняя скорость «проецируемой» лавины (рис. 11.9).
Когда лавина наталкивается на отводящую стенку, на нее начинают действовать силы, обусловленные ударом и трением. Ударная нагрузка Рv действующая в направлении, перпендикулярном стенке, может быть рассчитана по формуле

а сила трения на единицу площади поверхности Рi, действующая параллельно стенке, — по формуле

где рa — плотность лавины, µ— коэффициент трения (скольжения), значение которого колеблется между 0,3 и 0,5.
Лавинорезы обеспечивают эффективную защиту единичных объектов, таких как здания, опоры линий электропередач и канатных дорог. Они могут строиться из земли, бетона, стали, дерева и других материалов. Они размещаются непосредственно перед фронтальной частью объекта и направляют движущийся снег вокруг него. Лавинорезы могут быть конструктивно объединены с прочными клинообразными стенами, обращенными в сторону лавиноопасной зоны. Основания опорных мачт также можно снабжать выступами из земли или бетона. Высота лавинорезов и нагрузка, которую они должны выдерживать, могут определяться так же, как и соответствующие параметры, рассчитываемые при проектировании дамб и стенок (см. уравнения (11.10) — (11.12). Галереи, которые иногда называют «снежными навесами», представляют собой перекрытия, позволяющие пропустить лавину над защищаемым объектом (см. рис. 11.10).

Они в основном применяются на железных дорогах, автомагистралях; при проектировании зданий они иногда конструктивно включаются в них. Шерер [26] отмечает высокую стоимость галерей, а также тот факт, что для их качественного проектирования необходимы надежные оценки как ширины лавины, так и нагрузок, которые будет испытывать сооружение под действием движущегося снега, когда на него действуют следующие силы (рис. 11.11):

1) сила трения Ff, возникающая при движении снега;
2) вертикально направленная сила Fv, обусловленная весом движущегося снега;
3) вертикально направленная сила Fd, обусловленная весом отложенного снега (в галереях, расположенных в зонах отложения лавин, давление, вызываемое этой нагрузкой, может приближаться к 60 кПа);
4) сила Fs возникающая за счет действия нагрузки отложенного снега на стенку галереи, и, возможно, ударные нагрузки лавин, начинающихся на противоположном склоне долины;
5) динамическая сила R, возникающая вследствие отражения снега в вертикальном направлении.