Пересечение селевых выносов

Большие массы разрушенных рыхлых и малосвязных горных пород, накапливающиеся на крутых склонах и на дне ущелий, при интенсивных ливнях или при прорыве расположенных в верховьях озер могут образовать временные грязевые или грязе-каменные потоки, называемые селями. Селевые потоки — это смесь воды, грунта и камней с плотностью 1,2—1,9 т/м3, стекающая после ливней по сухим долинам и руслам горных рек со скоростью до 5—6 м/с. У выхода из лога, где уклон местности уменьшается, сель растекается, скорость его уменьшается и из него выпадают наносы, образуя конус выноса. Селевые потоки возникают внезапно, действуют в течение короткого промежутка времени, не превышающего нескольких часов, но общий объем грязекаменных материалов, смываемых за один сель, может достигать 20 000 м3 с 1 км2. Диаметр переносимых валунов иногда превышает 1-1,5 м.

Во многих случаях защита от селей городов является трудной проблемой, для решения которой приходится воздвигать сложные сооружения, как, например плотина в урочище Медео вблизи от Алма-Аты высотой 150 м.

При проектировании дорог приходится встречаться, как правило, с относительно небольшими селевыми отложениями, возникающими около устьев сравнительно коротких ущелий с крутыми склонами и значительными уклонами, впадающих в долину реки, вдоль которой прокладывается дорога. Отложения в виде постепенно нарастающих конусов выноса образуются при растекании грязекаменного потока по долине, где после выхода из лога уклон уменьшается.

В зависимости от содержания воды селевой поток движется или как однородная вязкая масса (грязевые и грязекаменные потоки плотностью 1600 – 2500 кг/м³),или как турбулентный поток воды, увлекающий с собой твердые материалы, содержание которых может достигать 20—40% общего объема (наносоводные потоки).

В селевом потоке часть камней перемещается во взвешенном состоянии, а наиболее крупные передвигаются, перекатываясь по дну тальвега. При этом отдельные камни задерживаются неровностями скальных выступов, вследствие чего создаются временные заторы. Однако приток селевых масс сверху прорывает запруду, и сель с еще большей скоростью движется вниз. Грубо можно считать, что линейные размеры влекомых частиц в потоке пропорциональны квадрату скорости, а масса переносимых частиц пропорциональна шестой степени скорости. Поэтому горные реки, а тем более селевые потоки переносят камни значительных размеров.

Скорость селевого потока может быть определена по формуле v = kH ^2/3 i^1|2 , где Н - средняя глубина потока, м; і - уклон лога; k - коэффициент, зависящий от величины среднего диаметра D наносов селевого потока:

D, м	0,1	0,2	0,5	1,0	2,0	5,0
k

С грубым приближением можно считать, что максимальная скорость селевого потока (м/с) v=5 √D Установив горизонт прохождения селевого потока и его скорость, можно определить селевой расход.

Наиболее целесообразно пересекать селевые потоки в пределах транзитного русла, где имеются устойчивые скальные берега и русло потока, как правило, жестко фиксировано. Водоток перекрывают одним пролетом моста с возвышением низа пролетного строения над горизонтом прохождения селевого потока не менее 1 м.

Если долина, в которую впадает селевой поток, широка, а между конусом выноса и водотоком имеется свободная полоса, возможно проложить дорогу вдоль водотока при условии, что он в паводки не затапливает долину. При неизбежности пересечения дорогой селевого потока в пределах конуса выноса необходимо прокладывать трассу в его низовой части за пределами зоны отложения крупных камней, перекрывая мостами блуждающие русла. Мосты следует делать с пролетами, не стесняющими селевой поток, с опорами одностолбчатого типа.

Отверстия мостов в связи с неустойчивостью русел приходится существенно увеличивать по сравнению с необходимыми по гидравлическому расчету. Малые мосты и трубы быстро забиваются, после чего селевой поток переливается через насыпь.

С обеих сторон земляного полотна должно быть устроено прочное укрепление земляного полотна против размыва. Если дорога строится в зоне отложений селевых выносов или между конусами выноса и рекой, иногда с верховой стороны устраивают наносозадерживающие дамбы, которые, замедляя селевой поток, вызывают отложение наносов. Они бывают сплошные или прерывистые. Сплошные дамбы рекомендуются, если ширина русла, по которому стекает сель, превышает 100 м. Необходимая длина дамбы зависит от ширины русла и крупности частиц, откладываемых наносов. L. = βB, где β - коэффициент стеснения русла дамбой; В - ширина русла, м.

Коэффициент стеснения назначают в зависимости от предусматриваемой доли наносов k, задерживаемых дамбой, и относительной крупности наносов D_ср /В.

Задерживаемые наносы k,%		75 '
Коэффициент стесненияβ	0,55—0,65	0,40—0,45	0,30—0,35

Большие величины относятся к случаям, когда D_ср /В >0,01.

Рекомендуется располагать дамбу так чтобы расстояние до дороги было не не менее тройной ее длины. Прерывистые дамбы применяют при ширине русла 100 м. Общую их длину определяют по вышеприведенной формуле, а отверстие рассчитывают на пропуск расхода воды с заданной повторяемостью. В поперечном профиле дамбе придают трапецеидальное сечение с шириной поверху 0,5—2,0 м в зависимости от интенсивности селевого потока и крупности переносимого материала.

При пересечении селевых водотоков дорогами низших категорий можно при малой интенсивности движения допускать пропуск селевого потока по лотку, расположенному в уровне проезжей части.

На дорогах с большой интенсивностью движения при пересечении сравнительно небольших селевых потоков с расходом не более 20 м3/с при крупности камней не более 0,3—0,4 м³ подходящих к дороге по руслу с большими уклонами, проектируются селеспуски (селедуки), пропускающие селевые потоки над дорогой. Ширину лотка селеспуска принимают 4—6 м, высоту боковых стенок до 3—4 м.

Опыт эксплуатации селедуков показывает, что они эффективны лишь при соблюдении ряда требований — тщательном сопряжение с дном лога без уменьшения продольного уклона, наличии дамб, плавно, без резкого сужения потока направляющих селевой поток на мост. Направляющие стенки должны быть без крутых перегибов, образуя угол с осью потока, не превышающий 10—15°.

По согласованию с местными организациями полезно предусматривать комплексные мероприятия по защите от селевых потоков. Для прекращения эрозии склонов запрещают бессистемную рубку леса и уничтожение кустарника, вводят правильную агрообработку почвы. Чтобы закрепить склоны и предотвратить их размыв, сажают деревья и кустарники, террасируют склоны, устраивают водосборные и водоотводные канавы. Для уменьшения энергии селевого потока и задержания наносов в русле водотока устраивают систему специальных запруд (барражей) в виде массивных каменных или бетонных стен высотой 2 - 5 м. Запруды размещают вдоль тальвега таким образом, чтобы уклон линии, соединяющей подошву верхней и верх нижней запруды, был не более 60—80‰. Для пропуска ливневых и талых вод в нижней части запруд оставляют отверстия.

Дата добавления: 2014-01-04