CC BY
112
Section 13. Transport
Section 13. Transport Секция 13.Транспорт
Kortiev Levan Ismailovich, professor E-mail: [email protected] Kortiev Alan Levanovich, senior Lecturer E-mail: [email protected] Tskhovrebov Inal Pavlovich, graduate student, North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (State Technological University) E-mail: [email protected]
Current state of science and practice on the protection of avalanche danger
Abstract: This article discusses the protection of avalanche danger in mountainous countries, and suggests possible solutions to this problem using the commissioning of innovative developments.
Kewords: avalanches, road safety, transport, roads, construction of roads, protection against avalanches.
Кортиев Леван Исмаилович, профессор, кандидат технических наук E-mail: [email protected] Кортиев Алан Леванович, старший преподаваатель E-mail: [email protected] Цховребов Инал Павлович, аспирант, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (ГТУ) E-mail: [email protected]
Современное состояние науки и практики о защите от лавинной опасности
Аннотация: В статье рассматриваются проблемы защиты от лавинной опасности в горных странах, а также предлагаются возможные пути решения данной проблемы с учетом внедрения инновационных разработок по защите горных дорог от лавин.
Ключевые слова: лавины, безопасность на дорогах, транспорт, автомобильные дороги, строительство автомобильных дорог, защита от лавин.
Проблема схода лавин волнует человечество с давних пор. В древности считалось, что сход лавины — это наказание Божие. В альпийских долинах на пасху горцы даже закапывали в снег на пути схода лавин освященные пасхальные яйца. Считалось, что это один из лучших способов защиты от «белой смерти». Но «белая смерть», несмотря ни на что, проявляла
постоянно свою беспощадность. К примеру в южной части Осетии на Кавказе, в период двух столетий лавина смела два селения и заживо захоронила их жителей (горное село Демета в 1920 г., располагавшееся на 22 км. нынешней Транскавказской автомагистрали, и относительно большое село Джусойта в 1992 г., находившееся по дороге в г. Квайса).
150
Секция 13.Транспорт
За последнее время многое поменялось, в том числе и способы борьбы с лавинами. Но до сих пор среди стран с горным рельефом не выработаны единые нормы, правила и рекомендации по защите от снежных лавин. Нет единой международной организации, которая бы занималась изучением этого вопроса. Каждая страна пользуется примитивно достигнутыми и доступными для себя средствами и знаниями, в то время как люди продолжают гибнуть по одной и той же причине по всему миру (рис. 1).
Рис. 1. Число жертв по частям света в 20062012 гг. относительно общего количества жертв
Как видно из рисунка, география лавинных катастроф обширна по всему миру. Ежегодно в мире погибает около 300 человек, в среднем 20 человек в России, основная часть которых приходится на российскую часть Кавказа. Это только человеческие жертвы, но кроме этого лавинные катастрофы сопровождаются еще и материальными и моральными ущербами, которые пока трудно поддаются точному расчету. Ежегодный прямой экономический ущерб от лавин для России составляет — 20 млн. долларов. Ущерб мог бы быть неизмеримо выше, однако, лавиноопасные районы как во всем мире, так и в России мало заселены.
Рассмотрим наиболее часто используемые мероприятия по профилактике и защите от стихийных лавинных обрушений:
1. Искусственное обрушение снега с лавиноопасных склонов путем обстрела и взрывов лавинных очагов (имеется много изобретений).
2. Искусственное удержание снега на лавиноопасных склонах путем строительства снегоудерживающих щитов и сеток, террасирования и залесения склонов.
3. Изменение направления пути движения лавин с помощью лавинорезов и направляющих дамб.
4. Уменьшение скорости движения и дальности выброса лавин с помощью лавинотормозящих пирамид, надолбов и других лавиногасителей.
5. Пропуск лавин над защищаемым объектом.
Несмотря на указанное количество способов профилактики и защиты от последствий схода снежных лавин, все они имеют те или иные минусы, которые делают их использование в том или ином месте невозможным. К примеру, на Транскавказской автомагистрали наиболее часто используют артиллерийский обстрел лавинных очагов, с целью их принудительного спуска, однако, даже столь безобидный на первый взгляд способ имеет громадное количество минусов и рисков. Регулярные и множественные минометноартиллерийские обстрелы склонов гор усиливают лавинную опасность на соседних очагах и склонах, что увеличивает частоту схода лавин, так как при обстреле соскальзывают лавины, не опасные при естественном состоянии снега на склонах. Ударно-звуко-волновое воздействие при взрывах и обстрелах вызывает выброс лавинных масс и с противоположного склона и с соседних необстреливаемых лавинных очагов.
Классический пример тяжелых последствий таких сотрясений — катастрофа в Валь-де-Баркли в Швейцарии. Трагедия произошла в старинном городке Цуоце 20 января 1951 года. Городок расположен у подножия склона горы Альбанас, противоположные склоны — Д-Урецца и Буэра. Цуоц основан в 1598 году, и за все время его существования со склона Альбанас не сошла ни одна лавина. Склон пологий — от 20° внизу до 28° в верхней части. Сотрудники Института снега и лавин в Швейцарии считали такие склоны полностью безопасными. К исходу того рокового дня артиллеристы учебного полигона в долине Валь-де-Баркли начали обстрел опаснейших склонов Д-Урецца и Буэра. Везде сошли колоссальные лавины. И тогда же, впервые за 350 лет, «выстрелил лавиной» Альбанас, потрясенный взрывами снарядов на противоположной стороне горы. 32 здания Цуоца были сметены или повреждены лавиной. После этого в Валь-де-Баркли запретили обстреливать склоны.
Не лучшим образом обстоит дело и с противолавинными галереями с надгалерейной насыпью (см. рис. 2). Строительство таких защитных сооружений с надгалерейной, сложнотехнологичной насыпью требует колоссального труда и огромных
151
Section 13. Transport
материальных вложений. При этом срок службы у них незначительный. Разрушение подобных галерей показано на рис. 3. Крушение подобных сооружений обусловлено влиянием талых вод, в сочетании с запазушным грунтом, превращенным в жидкообраз-
ную массу и осуществляющим постоянное давление на внутреннюю стенку галереи, а также повторяющимися ударами лавинной массы по насыпи вместе с вибрационно-волновым воздействием от большегрузных транспортных средств.
а б
Рис. 2. Галерея на Транскавказской автомагистрали с надгалерейной насыпью, принимающей удар лавинной массы в «лобовую»: а — северный портал; б — южный портал
а б
Рис. 3. Разрушенная прямоугольная железобетонная галерея: а — вид снаружи; б — вид изнутри
Учитывая конструкционные недоработки и организационно-эксплуатационные недочеты существующих противолавинных сооружений, нами разработана инновационная модель для защиты дорог и сооружений от лавин в условиях пологих склонов и малых объемов лавинной массы (рис. 4).
Для крутых склонов и больших объемов разработана схема, заявка на патент которой рассматривается в Роспатенте.
Устройство состоит из аккумулирующей выемки (объем которой индивидуален в каждом случае, и зависит от площади лавиноопасного склона, а также от количества выпадающего снега (берутся данные с Гидрометцентра за предыдущие несколько лет)), двух параллельно уложенных асбестоцементных труб, расположенных на дне выемки и внутри которых размещены нагревательные элементы. Также устройство включает в себя весовой датчик, расположенный между трубами и отражатель снежной массы.
Защита от схода лавин осуществляется следующим образом: между защищаемым объектом (в данном случае таким объектом является дорога) и лавиноопасным склоном формируют аккумулирующую выемку, равную по объему 2 лавинам, сход которых возможен на данном участке. Между выемкой и дорогой возводят так называемый отражатель, который предохраняет от попадания снега на дорожное полотно и также рассчитывается в каждом случае индивидуально, с учетом максимально возможных нагрузок. Между отражателем и склоном необходимо оставить такое пространство, чтобы в случае выхода из строя автоматики, либо обрыва подходящей линии электропередач было возможным очистить аккумулирующую выемку с помощью снегоуборочной техники. Лавинная масса, падая со склона попадает на весовой датчик и при достижении докритической массы, равной 170 кг/м2, включает его. Так как источник питания соединен с нагревательными
152
Секция 13.Транспорт
элементами через данный датчик, при его включении «подогрев» начинает работать. Лавинная масса растапливается и через отверстия, выполненные по всей поверхности труб, диаметром не менее
3,0 см, отводится по трубам. Таким образом, включения и отключения весового «подогрева» происходит в автоматическом режиме в зависимости от веса снежной лавины.
Рис. 4. Лавинозащитное устройство с подогревом: 1 — насыпь; 2 — асфальтобетонное покрытие; 3 — лавиноопасный склон; 4 — направление движения лавины; 5 — отражатель снежной массы; 6 — датчик веса; 7 — асбестоцементные трубы с устройством подогрева
Данная разработка имеет ряд преимуществ перед другими лавинозащитными устройствами:
• Продолжительный срок службы, за счет отсутствия сложных строительных конструкций, подвергающихся постоянному давлению жижеобразной насыпи и вибрационных воздействий от транспортных средств;
• Полная автоматизация процесса очистки сошедшего снега;
• Малый, по сравнению с другими, объем работ при строительстве, т. к. большая часть работ — это земляные работы, не требующие большого количества рабочей силы и техники;
• Низкая стоимость строительства и эксплуатации.
Наиболее важным преимуществом предлагаемой нами конструкции в сравнении с традиционными является низкая стоимость строительства, к примеру, на строительство разработанного противолавинного устройства с подогревом необходимо в 4 раза меньше средств, чем на строительство традиционной противолавинной галереи. А значит при одинаковых затратах можно защитить в 4 раза больше объектов и тем самым сократить количество ежегодно погибающих от лавин людей и морально-экономический ущерб.
Исходя из изложенного, можно сделать вывод о том, что для решения проблемы стихийных последствий схода лавин необходимо:
• Провести тщательные исследования в области лавинной защиты до проектирования сооружений;
• Организовать глобальный исследовательский Центр мирового значения по защите от лавин в условиях Кавказа на Транскавказской автомагистрали, где наиболее четко выражена лавинная опасность;
• Организовать лабораторию в полевых условиях при указанном Центре на высоте 2000 метров над уровнем моря, для получения достоверной информации и научного ее обобщения для всей мировой науки и практики.
Данные меры помогут разработать новые лавинозащитные сооружения, так как традиционные способы защиты не соответствуют современным требованиям. Предложенные меры помогут также решить многие смежные факторы, вызывающие ЧС (оползни, обвалы, селевые выносы и др), что в свою очередь уменьшит количество человеческих жертв и сократит ежегодный экономический ущерб.
153
Section 13. Transport
Список литературы:
1. География лавин. Под ред. Мягкова С. М., Канаева Л. А. - Изд-во МГУ - 1992, - 331 с.
2. Электронный ресурс: - http://www.geogr.msu.ru/avalanche/avalanches/kat.doc/odyframe.htm
3. Электронный ресурс: - URL://http://www.avalanche.ca.
4. Электронный ресурс: - URL://http://www.csac.org
5. Электронный ресурс: - URL://http://www.lawine.at.
6. Электронный ресурс: - URL://http://www.slf.ch.
7. 25 Years of Snow Avalanche Research. Norges Geotekniske Institut. Pub. NR203. - Oslo, - 1998. - 300 p.
8. Кортиев Л. И., Кортиев А. Л., Тедеев А. Г. Проблемы безопасного транспортного освоения горных территорий в условиях стихийных явлений. Журнал «Устойчивое развитие горных территорий» № 3 (17), Владикавказ, - 2013, - 25-27 с.
9. Патент на полезную модель № 103812.
154
