Геобругг // SKiiNDUSTRY 01/2015
Усиливающееся изменение климата обусловливает более частое возникновение экстремальных атмосферных явлений, сопровождающихся внезапными мощными штормами, сильными ливнями и снегопадами. Проблема многих горных регионов последних лет – рост средней температуры воздуха. В частности, в нивально-гляциальном поясе гор склоны, удерживаемые ранее за счет вечной мерзлоты, начали приходить в движение. Что произойдет, если существующие противолавинные защитные сооружения построены на подвижных грунтах? До каких пределов такие конструкции могут выдерживать смещения на слонах, на которых они смонтированы?
СНЕГОУДЕРЖИВАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ
Защита от лавин является одним из ключевых мероприятий для обеспечения безопасного функционирования горнолыжных курортов, железных и автомобильных дорог, электростанций, рудников и других объектов при их размещении на лавиноопасных территориях. В последние несколько лет в России было спроектировано большое количество снегоудерживающих конструкций, монтируемых в очагах зарождения лавин.
Существует два типа снегоудерживающих барьеров: жесткие барьеры, состоящие из металлических труб и профилей соединенных болтами между собой, и гибкие сеточные барьеры, состоящие из опор на шарнирах, канатов и высокопрочных сетей.
Жесткие защитные конструкции известны с советских времен. Они имеют ряд существенных недостатков, компенсируемых гибкими конструкциями (вес, сложность монтажа, хрупкость при ударе и т.п.).
Гибкие снегоудерживающие барьеры применяются в районах, где удерживающая способность обычных жестких конструкций находится на пределе, а также в рекреационных зонах, где важно, чтобы конструкции были не заметны на склонах.
Данные конструкции также являются эффективными против камнепадов и способны улавливать блоки массой до 640 кг на скорости 90 км/ч (200 кДж). Сеточные конструкции могут быть легко адаптированы под различные поверхности в эрозионных врезах, к которым приурочены камнепады. Когда падает сцепление грунтов и уклон становится круче угла естественного откоса, склон приходит в движение и начинает сползать.
____________________________________________________________________________________________
СПРАВКА
«КРИП» – это термин, описывающий медленное сползание грунта со скоростью нескольких сантиметров с год. Крип может возникать в вечномерзлых грунтах, а также в грунтах, подверженных воздействию грунтовых вод. Интенсификация крипа обычно наблюдается в верхней толще грунта, убывая с глубиной. В результате стационарные жесткие защитные конструкции подвержены нежелательным нагрузкам и повреждениям из-за оползающих вниз по склону масс грунта.
Снегоудерживающие барьеры в зонах зарождения лавин незаметны по сравнению с жесткими конструкциями из труб (Geisshorn Arensa, Grisons, Switzerland)
ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ
За последние несколько лет в области распространения многолетней мерзлоты на нестабильных склонах в районе пика Мурагль, Оберангаден, Швейцария, были протестированы различные виды барьеров и защитных конструкций. Исследовательский проект проводился Швейцарским федеральным исследовательским институтом снега и лавин (SLF) в Давосе совместно со Швейцарским федеральным бюро по окружающей среде (FOEN).
Было обнаружено, что сетчатые снегоудерживающие барьеры обеспечивают более надежную и долгосрочную защиту от лавин в зонах с развитием крипа. Гибкие снегоудерживающие сетчатые системы могут быть адаптированы к оползанию грунта вниз по склону под воздействием крипа путем регулировки оттяжек и опор.
Геометрия барьера может быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить наилучшую возможную передачу нагрузки от барьера на анкеры и далее в грунт. Сползание грунта под воздействием крипа влечет за собой необходимость адаптации анкеров для удержания снежной толщи.
Если снегоудерживающие барьеры должны быть установлены на склоне, подверженном крипу, то наиболее экономически эффективные типы защитных конструкций должны выбираться в зависимости от скорости развития крипа и предусмотренного срока службы конструкций. Сетчатые снегоудерживающие барьеры дают значительные преимущества, когда скорость крипа не превышает 5 см в год. Используемые опорные пластины, на которые опираются несущие стойки конструкции барьеров играют важную роль в общей эффективности системы.
Анкеры для опор должны быть спроектированы с учетом особенностей местных грунтов. Данный фактор должен быть принят во внимание при бурении скважин в многолетнемерзлых грунтах с отрицательными температурами и непостоянными скоростями и глубиной развития криогенного крипа, так как жесткие анкеры на основе арматурных стержней могут быть срезаны вследствие смещения грунта вниз по склону. Тросовые анкеры, используемые в сетчатых снегоудерживающих барьерах, обладают необходимой гибкостью, что позволяет им гораздо эффективнее передавать нагрузки без потери своей работоспособности, даже после деформации сползающим грунтом.
1. Оползание грунта вниз по склону под воздействием крипа
2. Сезонно-талый слой
3. Выветрелые грунты/мерзлота
1. Крип
2. Места разрывов стержневых анкеров
1. PHILLIPS, M., MARGRETH, S., STOFFEL, L., AMMANN, W. J., ‘Development and testing of Swiss guidelines for the construction of snowsupporting structures in creeping alpine permafrost terrain’, 12th Panamerican Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, MIT Boston, June 2003.
2. THALPARPAN, P., PHILLIPS, M., ‘Lawinenverbau im Permafrost: SLFVersuchsverbauungen am Schafberg/Pontresina’, 1998. Bündnerwald 2/98.
3. THALPARPAN, P., MOSER, K., PHILLIPS, M. (2002): ‘Bauen auf bewegtem Boden. Problematik von Lawinenverbauungen im Permafrost’,Tec21, April 2002.
