Вестник Кольского научного центра РАН. 2016, №2.

Моделирование склона и снежного покрова для оценки лавинной опасности и дополняются моделями горно-геологических объектов. Такая методология создания информационных систем позволяет комплексно решать задачи крупномасштабных горных работ. Ниже приведено описание подсистемы мониторинга снегонакопления на горных склонах в приложении Geotech-3D горно-геологической информационной системы MINEFRAME [6]. Целью разработки этой подсистемы является развитие компьютерных методов создания информационно-методической базы и оперативной оценки лавиноопасных территорий, в том числе на труднодоступных горных склонах. Методика мониторинга лавиноопасного склона Многолетний опыт исследований позволил выявить определенные закономерности образования и обрушения лавин. В процессе анализа обрушений лавин были выявлены общие для различных горных регионов основные факторы и определен характер их воздействия на лавинообразование. Среди таких факторов отмечена крутизна склона, которая определяет критическую высоту снега [7]. Детальными крупномасштабными исследованиями с использованием натурных наблюдений и расчетов, изучением геоморфологических, геоботанических, почвенных и гидрологических признаков в различных регионах было установлено, что наиболее благоприятны для лавинообразования склоны, угол наклона которых составляет 25-40° [9, 10]. На склонах этой группы происходит обрушение лавин при повреждении устойчивости снежного пласта на склоне под воздействием внешних факторов и вызванных их влиянием процессов внутри снежной толщи. Подобные процессы и условия погоды сильно влияют на механические свойства снега. Поэтому на типовых снеголавинных станциях (СЛС) ведутся регулярные наблюдения за плотностью снега, временным сопротивлением сдвигу и разрыву (пределом прочности на сдвиг и разрыв). Дополнительно могут измеряться влажность, твердость, предел прочности снега на сжатие и коэффициент трения. Измеренные значения характеристик используются в расчетных моделях для оценки устойчивости снежного покрова на склоне постоянной крутизны и достаточно большой протяженности путем проверки выполнения следующих неравенств [1]: т < тсили а < у, где т - напряжение сдвига на контакте снежного пласта с подстилающей поверхностью; тс - временное сопротивление сдвигу для опасного горизонта; а - угол склона или поверхности скольжения; у - угол сопротивления сдвигу. Степень устойчивости снежного покрова определяется коэффициентом устойчивости: у = тс/т = tg у /tg а. Если это отношение больше единицы, лавинная опасность отсутствует. Когда значение коэффициента устойчивости равно единице, снежный покров находится в состоянии предельного равновесия, то есть может соскользнуть со склона при незначительном увеличении нагрузки или уменьшении удерживающих сил. Если же его значение менее единицы, это указывает на неустойчивое состояние снега на склонах, когда он удерживается силами, не принятыми в расчет, которые могут быть незначительными по сравнению с другими (обычно это силы на контурах пласта - силы сопротивления разрыву, сдвигу и сжатию). В таком случае достаточно случайного толчка или нарушения целостности снежного покрова, чтобы связи на контурах пласта и подстилающей поверхности были уничтожены и сошла лавина. Расчеты устойчивости дают возможность оценить степень лавинной опасности при известном на какой-то момент состоянии снежной толщи. Для того чтобы определить время наступления лавинной опасности, необходимо предвидеть возможные изменения прочностных характеристик снежной толщи и снеговой нагрузки в зависимости от изменения погоды. Первое из этих двух условий оценивается по тенденции изменения временного сопротивления сдвигу или с помощью коррелятивных связей, полученных эмпирическим путем и позволяющих с использованием данных полевых измерений определить критическую высоту слоя снега, силу 54 ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 2/2016(25)