устойчивость снега на склоне

УСТОЙЧИВОСТЬ СНЕГА НА СКЛОНЕ

Способность снежного покрова, лежащего на склоне, сохранять равновесие под действием на него внешних сил. Основными видами нарушения У. с. н. с. являются просадка, сдвиг, иногда всплывание снега, что сопровождается возникновением трещин, осовов и лавин. Точный расчет У. с. н. с. весьма сложен, поэтому обычно пользуются упрощенными методами расчета. Условия равновесия на склоне рыхлого сухого несвязного снега можно выразить уравнением α = φ, где а — угол наклона поверхности снега (или склона, если они параллельны) и φ — угол внутреннего трения в снеге. Если распределение толщины снежного покрова и его плотности по продольному профилю принять однородными, то условия равновесия пласта сухого связного снега на неограниченной наклонной плоскости записываются в виде T = pz sin а, где T — предел прочности снега на сдвиг, р — плотность снежного покрова, z — его толщина до поверхности соскальзывания. При этом снег считается пластической средой, механические свойства которой не допускают существенных процессов течения и развития во времени. При таких допущениях использование формулы равновесия возможно только для оценки устойчивого сухого снега на склоне при его быстром накоплении, когда за счет большой скорости прироста массы снега и при незначительном пределе прочности на сдвиг в основании свежеотложенного снега быстро возникают зоны неустойчивого состояния снежного покрова, вызывающие лавины кратковременного развития.

Приведенную формулу можно усложнять путем введения дополнительных условий: контурных сил, прочности снега на сжатие в нижней части срывающегося пласта, сил, связанных с температурным сжатием и расширением снега, условного радиуса срывающегося пласта и т. п. Толщина пласта снега, при которой соблюдаются условия равновесия, называется критической толщиной снега на склоне. Она легко определяется по приведенной формуле. Отношение предела прочности снега на сдвиг на опасном контакте к касательному напряжению Т/Тк (Tk = рг sin а) для рассмотренного случая является коэф. устойчивости снега на склоне. К. Ф. Войтковский [39] предлагает называть эту величину показателем локальной У. с. н. с., т. к. в данном случае не учитываются контурные силы. Обобщенным показателем У. с. н. с. Войтковский называет отношение суммы сил, удерживающих пласт на склоне, к сумме сил, его сдвигающих.

Предложен ряд эмпирических коэф. У. с. н. с., которые в принципе вытекают из приведенных выше. В практике лавиноведения они используются для прогноза лавин кратковременного развития. В процессе длительного развития снежного покрова в нем возникают ослабленные прослойки и для отдельных участков снежного покрова создаются условия предельного равновесия на поверхности раздела "ослабленный горизонт — вышележащий снег". Возникающие при этом лавины называются лавинами длительного развития. Место появления и размер участков предельного равновесия контролируются профилем подстилающей поверхности, плотностью и толщиной снежного покрова. На таких участках напряжение перераспределяется, приводя к концентрации напряжений растяжения на верхней границе участка и сжатия на его нижней границе.

А. Н. Божинским и С. С. Григоряном [25] разработана методика определения участков предельного равновесия с учетом изменений формы продольного профиля подстилающей поверхности, изменений вдоль него плотности и толщины снежного покрова. Перешедший в неустойчивое состояние участок снежного покрова отрывается в зоне концентрации напряжений растяжения и скалывается в зоне концентрации напряжений сжатия. Место отрыва — это линия отрыва лавины. Ее длина в среднем в 5 раз больше ширины участка снежного покрова, переходящего в неустойчивое состояние, с колебаниями от 2,5 до 10 с лишним раз. Для выпукло-вогнутого продольного профиля склона, характерного для горных стран со сглаженным мягким рельефом, положение линии отрыва и участков предельного равновесия снега относительно стабильно. Для вогнутых и вогнуто-прямолинейных продольных профилей склона, характерных для горных стран с альпийскими формами рельефа, положение линии отрыва и участков предельного равновесия не · стабильно [24].

Результаты исследований У. с. н. с. широко используются для обоснования прогноза лавин и их искусственного спуска. Достаточно хорошо разработаны методы прогноза лавин кратковременного развития. Для обоснования прогноза и искусственного спуска лавин длительного развития, предложена методика определения участков предельного1 равновесия. Однако нужна реологическая модель У. с. н. с., учитывающая наряду с температурой возможные структурные изменения, которая еще не сформулирована. Развитию методов расчета У. с. н. с. и прогнозов лавин препятствует также неразработанность методик и приборов для определения прочностных характеристик снега.

К. С. Лосев

Источник: Толковый словарь по гляциологии на Gufo.me