Оценка крутизны склона

Крутизна склона измеряется и выражается несколькими способами. Во-первых, крутизна склона измеряется в ГРАДУСАХ ОТНОСИТЕЛЬНО ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ, или базовых углов (см. рис. 9.2).

Это выражается как «склон крутизной в 15 градусов» Таким же методом пользуются геологи при определении угла наклона каменных пластов.

Следующий способ: 90° между горизонтальной и вертикальной плоскостями можно разделить на 100 частей и измерять угол в ПРОЦЕНТНОМ ОТНОШЕНИИ. Этим способом пользуются в основном инженеры.

И, наконец, крутизну склона можно выразить в виде ПРОПОРЦИИ или отношения высоты к основанию, например, 1:4 – это склон, при котором высота равна единице, а длина основания равняется четырем единицам. Гидрологи часто пользуются способом отношения подъема относительно расстояния при планировании дренажных систем и трубопроводов. Многие ирригационные канавы построены на пропорции от 1:500 до 1:2000, иными словами уровень падает на 1м каждые 500 – 2000 м, и такую систему называют уровневой (см. рис. 9.3).

РИСУНОК 9.2

ОЦЕНКА КРУТИЗНЫ СКЛОНА

Наклон может быть выражен в градусах, в процентном соотношении или в виде пропорции (45° = 50 % = 1:1)

Гравий (1:1 ½*33*7°*37%)

Глина со свободным отводом воды (1:2*26*5°* 29*5%)

Пески (1:3*18*4°*20*5%)

Влажные глины и илистые почвы (1:4*14°*15*6%)

РИСУНОК 9.3

ОЦЕНКА КРУТИЗНЫ СКЛОНА (Пропорции)

Рекомендованные пропорции уклона для устойчивых углов естественного откоса грунта для разных типов земляного материала.

Крутые склоны обычно измеряют в градусах, а уклон дренажа вдоль пологого склона выражают в виде пропорции (1:2000). Любые единицы служат для выражения градусных или пропорциональных мер.

Существуют соответствующие ирригационные уровни для разных видов почв и дренажных систем. Для мелкозернистого песка нужен довольно пологий склон (1:2000), и выемка песчаного грунта требует наименьшего угла осыпания, примерно 1:4.5. В таблице 9.1 даны четкие выводы по склонам различной крутизны.

Стабильные природные склоны предгорья никогда не бывают прямыми, это всегда ниспадающая (вогнутая) кривая . При строительстве дорог хорошо помнить о том, что со временем уровень по которому проходит дорога обязательно снизится относительно изначального ландшафта и примет форму вогнутой дуги. Таким образом, лучше срезать эту дугу еще в начале уклона. Естественное понижение уклона в регионах с повышенной влажностью также тяготеет к форме вогнутой кривой. Земляная насыпь тоже со временем приобретает подобные очертания (смотри пунктирные отметки на рисунке 9.4). В связи с этой особенностью все виды почв имеют специфический угол осыпания, с вогнутым профилем.

Notch – выемка

Height – высота

Slope – уклон

Angle – угол

Base – основание

Angle (Declination) – угол (склон)

Actual profile is normally concave – the “resting angle”. It is in fact a curve. – В норме, фактический профиль, вогнутый – это угол осыпания. В действительности это кривая.

Angle (Inclination) – угол (наклон)

РИСУНОК 9.4

ВОГНУТЫЕ СКЛОНЫ

A Копия резкого природного вогнутого уклона почвы является более стабильной, чем прямой склон.

B Прямые склоны измеряются в градусах либо наклона либо склона.

Road - дорога

Slope easier on shade side to dry out banks. – Легкий склон с теневой стороны при котором насыпи высыхают быстрее.

РИСУНОК 9.5

СРЕЗ СКЛОНА ДЛЯ ОСУШЕНИЯ ДОРОГИ

Деревья или крутые насыпи с солнечной стороны делают дорогу топкой в условиях влажного климата.

Таким образом угол крутизны склона (пунктирная линия) это прямолинейное приближение к реальному углу склона почвы. Выемка наверху насыпи отводит воду с фронтальной части для защиты склона, это стандартная черта защиты всех насыпей. Средние значения безопасного уклона склона используемые инженерами:

• гравий 1:1,5

• глина (с хорошим дренажом) 1:2

• глина (влажная) 1:4

Для того чтобы дорога оставалась сухой склон с солнечной стороны должен быть более покатым, и наоборот противоположный склон может быть настолько крутым на сколько то позволяет устойчивость почвы (см. рис. 9.5).

Когда мы врезаемся в склон, естественные эрозийные процессы, если не воспрепятствовать им, приведут уклон в первоначальный вид. В следствие террасирования основания покатых и нестабильных наклонных пластов происходит разрушению всего холма, что в сою очередь влечет за собой бесконечные расходы по расчистке дорог и устранению последствий оползня. Оползни, в местах неустойчивых склонов могут унести с собой, или похоронить под собой, жилые дома и людей.

ТАБЛИЦА 9.1

НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА КРУТЫХ СКЛОНОВ (которые даны в процентном соотношении)

100 Вертикальный склон - является безопасным только при условии того, что сделан из камня или очень сухой и стабильной осадочной породы.

90 Вертикальный склон - стены сухой землянки вырытой в каменной, пустынной местности могут быть довольно устойчивыми при таком уклоне.

80 Отвесный склон - безопасен, в условиях крепкого камня или лессового грунта.

70 Отвесный склон - безопасен, в условиях крепкого камня или лессового грунта.

60 Очень крутой склон – доступен для прохождения бульдозером вверх-вниз, непригоден для горизонтального проезда вдоль склона.

50 Очень крутой склон. Пропорция – 1:1 или 45°. Склон под таким уклоном ни в коем случае не нужно чистить от деревьев. Здесь необходим постоянный лесной покров.

40 Крутой склон – максимум, на котором безопасно может работать и перемещаться гусеничная техника (бульдозер).

30 Крутой склон – также как и предыдущий подходит для работы гусеничной техники; можно аккуратно использовать растущий лес для сбора дров и обрезки на хворост, так же можно проводить террасирование для улучшения доступа.

20 Умеренный склон – общепринятый максимальный склон для безопасного возделывания земли и управления процессами эрозии. Колесные тракторы можно использовать на склонах до 18%. 13% - максимальный уклон для хорошего дорожного покрытия. При более крутом склоне обязательно нужно забетонировать или заасфальтировать поверхность дороги.

10 Умеренный уклон – могут понадобится контурные насыпи и тщательный уход. Уклон в 4-5% считается идеальным для ж/д полотна. Он способствует необходимому сцеплению колес без специальных тросов и зубцов.

1-10 Небольшой уклон – при ведении сельского хозяйства может подвергаться эрозии; но обычно является устойчивым при возделывании злаковых, террасировании или создании валлоканав.

Множество кинозвезд сидели на краю неустойчивых ущелий системы каньонов вблизи Лос Анджелеса, как на кладбище, обреченом сползти вниз и присоединиться своим менее удачливым коллегам на дне каньона в грязи, среди машин с забальзамированными и еще живущими знаменитостями, смешавшись в одной куче «прославленной» грязи. Мы не должны вкладывать свои таланты в создание таких эффектных катостроф, лучше всего ликвидировать очевидные проблемы, прежде чем случиться несчастье. Местные власти обычно отмечают нестабильные территории, где строительство запрещено из-за возможных оползней, пожаров или землетрясений.

В сухих холмистых лесах Калифорнии, Франции и в местностях, граничащих с пустыней, сильные пожары перемещаюшиеся вврех по склону могут выработать достаточное количество тепла для того, чтобы спечь почву. Когда такие пожары случаются на крутых рыхлых склонах, состоящих из рыхлых сланцев и окаменевшего ила, обожженная почва (прогретая до 6 сантиметров в глубину) образует водонепроницаемую ровную поверхность (такая гидрофобная корка уже не будет иметь зернистой структуры).

В долинах после таких пожаров могут произойти катастрофические оползни. Возможность бедствия вероятна до тех пор, пока утренние осадки в виде тумана не возобновят вегетацию почвенного покрова. Можно засеять пепелище овсом, люпином и семенами различных кустарников. Но если, прежде чем первые растения закрепятся, пойдут сильные дожди, вода может проникнуть под «корку», вследствие чего произойдёт массированный сход грязи и спекшейся глазури. Такая грязевая стена неизбежно сойдет каскадом вниз. При подобных чрезвычайных происшествиях оползень блокирует дороги и ставит под угрозу ресурсы, сосредоточенные в долинах. Подвижные осадочные породы более всего подвержены грязевым лавинам в условиях климата с переменными сезонами: повышенной влажностью и засухой.

Таким образом, вода, стекающая со склонов после пожара (так же как это было в 1984 г. в Аделаиде, Австралия), может привести к стихийному бедствию, а последствия сильных пожаров и их влияние на почву и её потерю могут быть весьма долговременными. Для средиземноморского климата и опусташённых земель свойственно сочетание пожаров в конце лета с ранними осенними дождями. Ландшафтные дизайнеры (и архитекторы-урбанисты) должны избегать подвижных грунтов в качестве мест для поселений, это места для постоянного лесного покрова. Большинство таких территорий отмечено на специальных почвенных картах или они могут быть исследованы.

ТАБЛИЦА 9.2

ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ПОЧВЕННЫХ МАСС

SLIDE – СДВИГ

Water content increases – увеличение содержания влаги

A. AVALANCHE – ОБВАЛ

B. LANDSLIDE – ОПОЛЗЕНЬ

C. SLUMP – ОПОЛЗАНИЕ ГРУНТА

D. DEBRIS FLOW – СЕЛЕВОЙ ПОТОК

E. EARTH FLOW – ЗЕМЛЯНОЙ ПОТОК

F. MUD FLOW – ГРЯЗЕВАЯ ЛАВИНА

G. SOIL FLOW – СОДИФЛЮКЦИЯ (ТЕЧЕНИЕ ГРУНТА)

FLOW - ПОТОК

Quick clays (fine lake sediment) and quick sands may liquefy in earthquakes and become colloids. – Рыхлые водоносные глины (мелкозернистые озерные осадочые породы) и плывуны могут разжижаться в условиях землетрясения и превращаться в каллоиды.

HEAVE – ВЗДУТИЕ

6. FROST HEAVE – ВЗДУТИЕ ПОЧВЫ

5. SOIL CREEP – ОПОЛЗАНИЕ ПОЧВЫ

4. ROCK CREEP – ОПОЛЗАНИЕ КАМНЕЙ

3. TALUS SHIFT – СМЕЩЕНИЕ НАСЫПЕЙ ПОРОД У ПОДНОЖЬЯ ХОЛМА

2. ROCK SLIDE – ОПОЛЗЕНЬ СКАЛЬНЫХ ПОРОД

1. ROCK FALL – КАМНЕПАД

Rate of movement increases – увеличение уровня движения