Снегозаносимость земляного полотна

Под снегозаносимостью понимают подверженность дорог образованию на них снежных заносов. Количественной характеристикой снегозаносимости является отношение количества снега, отложившегося на дорожном полотне, к общему количеству снега, принесённого метелями к дороге.

Снег из снеговетрового потока выпадает там, где по каким-либо причинам происходит снижение скорости потока и уменьшение транспортирующей способности в приземном слое. Если скорость потока перед преградой V ₁, а за преградой V ₂, причем V ₁ > V ₂, то уменьшение транспортирующей способности насыщенной метели за преградой составит:

Δ l = C (V₁³ – V₂³).

Эта часть переносимого снега выпадает из снеговетрового потока около преграды. Чем сильнее тормозится ветер над насыпью, выемкой или у какой-либо преграды, тем вероятнее снегоотложения. На принципе замедления скорости и уплотнения транспортирующей способности снеговетрового потока основана работа снегозадерживающих устройств.

Главнейшим фактором, от которого зависит снегозаносимость дороги, является форма поперечного профиля и высота насыпи или глубина выемки. Чтобы обеспечить снегонезаносимость дороги, необходимо выполнить два основных требования к поперечному профилю: земляное полотно должно быть аэродинамически обтекаемым для ветра без образования вихревых зон; скорость ветра над всей поверхностью дороги должна быть достаточна для сдувания попадающего на неё снега. Возникающие около земляного полотна или преград зоны завихрения ветра оказывают тормозящее действие на движение приземного слоя снеговетрового потока и способствуют увеличению снежных отложений.

Критерием классификации участков дорог по снегозаносимости служит отношение количества снега, отложившегося на дорожном полотне, к общему количеству снега, принесенного метелями к дороге. Оценивать снегозаносимость количеством приносимого снега нельзя, так как снежные заносы - это отложившийся, а не приносимый снег. При одном и том же количестве приносимого снега на участках дорог с разным поперечным профилем и характеристикой прилегающей местности откладывается разное количество снега.

К снегонезаносимым относят участки дорог, пересекающие лесные массивы, а также сады и кустарники, если их ширина составляет не менее 100-250 м с каждой стороны дороги; проходящие в выемках глубиной более 8,5 м при годовом снегоприносе до 100 м³ на 1 п.м дороги; пересекающие крупные населённые пункты с застройкой по обеим сторонам дороги; участки насыпей высотой не меньше требуемой по снегонезаносимости. Снегозаносимые участки дорог делят на четыре категории (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Характеристики участков дорог по снегозаносимости

Категория заносимости участков	Характеристика участка
I Сильнозаносимые	Нераскрытые выемки любой глубины, если на подветренном откосе не может разместиться весь снег, приносимый в течение зимы.
II Среднезаносимые	Раскрытые выемки, выемки, разделанные под насыпь, нулевые места и насыпи ниже высоты снежного покрова в данной местности, определенной с расчетной вероятностью превышения.
III Слабозаносимые	Насыпи высотой менее руководящей рабочей отметки по условию снегонезаносимости, но больше высоты снежного покрова с вероятностью превышения.
IV Незаносимые	Насыпи высотой более руководящей рабочей отметки по условию снегонезаносимости; нераскрытые выемки, подветренный откос которых может вместить весь снег, приносимый за зиму; выемки с полками, предусмотренными для размещения приносимого метелью снега на подветренных откосах выемок и над полками.

 

Снегоотложение у насыпей

При встрече с насыпью снеговетровой поток обтекает её. У наветренного и подветренного откосов созданы зоны затишья, скорость ветра снижается. Над насыпью же струи потока сжимаются скорость ветра возрастает. В местах уменьшения скорости ветра транспортирующая способность метелей снижается и происходит выпадение снега, а над насыпью транспортирующая способность растёт и снег не отлагается. Большая часть снега накапливается на подветренном откосе, где гашение снега максимальное, а меньшая часть отлагается у наветренного откоса. Снегоотложение продолжается до момента, когда снежный шлейф имеет крутизну откоса 1:5-1:7.

Главными мерами, обеспечивающими незаносимость насыпей, являются подъём земляного полотна до незаносимой отметки и придание поперечному профилю дороги обтекаемого для снеговетрового потока очертания. При определении снегозаносимых участков высота незаносимой отметки насыпи определяется по формуле:

h _н = h _с + Δ h, м,                                          (1)

где h _с – расчётная высота снежного покрова с вероятностью превышения 5%, м (для Тульской области по ОДМ 218.5.001-2008 h _с = 0,27 м);

Δ h – возвышение над снежным покровом, обеспечивающее незаносимость насыпи, м (для дорог III категории принимается равным 0,6 м).

Значения h _с, Δ h принимают в зависимости от территории, от категории автомобильной дороги и от условий снегоприноса на автодороге.

Таким образом высота снегонезаносимой насыпи должна быть:

h _н = 0,45 + 0,6 = 0,87 м.

υ₁ – скорость снегового потока в открытом пространстве; υ₂ – скорость снегового потока над насыпью; 1 – снеговой поток; 2 – зона снеговых отложений

Рис. 2.1. Схема снеговых отложений у насыпи

 

Снегоотложение у выемок

Снеговетровой поток гасится при прохождении выемки тем больше, чем глубже выемка и круче откос. Проходя выемку, часть потока открывается и обтекает подветренный откос, а другая часть, ударяясь в наветренный откос, испытывает круговые движения. В результате в выемках глубиной 2-4 м возникает чётко выраженное вихревое движение с обратным вращением.

Такой характер массообмена обуславливает возникновение зон затишья в кюветах и у вершины подветренного откоса. Сначала заносятся кюветы, а затем подветренный откос в виде нависающих козырьков. Над проезжей частью вихревой поток имеет большую транспортирующую способность, что исключает выпадение снега. С уполаживанием откосов возрастает плавность вписывания снеговетрового потока, выемки лучше продуваются и меньше заносятся. Чем больше глубина выемки, тем меньше её снегозаносимость и интенсивнее вихревые движения. Глубокие выемки имеют малую снегозаносимость вследствие большей снегоёмкости откосов. В выемках с крутизной откосов 1:8-1:10 (раскрытые выемки) транспортирующая способность снеговетрового потока изменяется незначительно и объём снегоотложений мал. Такие выемки заносятся медленно, но наблюдается более интенсивное продувание при продольном занесении.

Рис. 2.2. Схема снеговых отложений в выемках

Выемка не будет заноситься, если снегоёмкость её наветренного откоса будет больше максимального объёма снегоприноса за расчётный период. Снегоёмкость наветренного откоса выемки можно определить по формуле:

Q _в = 0,5 h _в (h _в n _о + 2 b)(1 – d ∙ tgα _в) + h (h _в d + b), м³/п. м,          (2)

где h _в – глубина выемки, м;

n _о – крутизна откосов, доли единицы;

b – ширина надкюветного пространства, занятого валом снега, м;

d – заложение откосов;

α _в – угол наклона откоса вала, град;

h – глубина снега над бровкой откоса, м.

Для уменьшения расчётов в курсовом проекте снегоёмкость наветренного откоса выемки можно считать по упрощённой формуле:

Q _в = k ∙ h _в ², м³/п. м,                                               (3)

где k – коэффициент, зависящий от заложения надветренных откосов выемки, составляющий 0,9 при заложении 1:1,5 и 1,2 – при заложении 1:3.

В данном случае снегоёмкость наветренного откоса выемки составит:

Q _в = 0,9 ∙ 0,87² = 0,681 м³/п. м.

Для уменьшения снегозаносимости выемок помимо разделки неглубоких выемок под насыпь и уполаживания откосов выемок устраивают дополнительные аккумуляционные полки для дополнительного сбора снега на откосах. Выемки глубиной от 1 до 5 м устраивают с кюветами-резервами или закюветными полками шириной не менее 3 м. В целях уменьшения заносимости дорог снегом следует:

− выемки глубиной до 1 м раскрывать или разделывать под насыпи;

− выемки глубиной более 1 м проектировать с крутыми откосами (от 1:1,5 до 1:2) и дополнительными полками шириной не менее 4 м или кюветами-резервами шириной по дну не менее 4 м.

Для улучшения обтекания пересечений снеговетровым потоком следует по возможности уменьшить число ограждений, ориентирующих столбиков и других препятствий, которые могут задерживать снег, переносимый метелью.

РАЗДЕЛ III