توصيفگر ها :
موج¬شكن توده¬سنگي استاتيكي , پنجه , پايداري هيدروليكي , شكست موج , موج نا¬منظم
چكيده فارسي :
چكيده
نظر به اهميت و رواج استفاده از موج¬شكن توده¬سنگي استاتيكي به¬منظور حفاظت سواحل، ارزيابي و بررسي پايداري اين نوع سازه نياز به مطالعه¬ي دقيق، با هدف ارائه¬ي طراحي پايدار و مقرون به صرفه است. با توجه به نقش اصلي پنجه در حفظ پايداري اين نوع موج¬شكن و جلوگيري از آب¬شستگي پاي سازه¬، طراحي پنجه الزامي است. براي رسيدن به چنين هدفي، مطالعه¬ي آزمايشگاهي در جهت ايجاد شناخت درست از اثر عوامل محيطي و هندسي مختلفي موثر بر پايداري پنجه، ضروري به نظر مي¬رسد. در اين تحقيق، مدل آزمايشگاهي دو¬بعدي موج¬شكن توده¬سنگي استاتيكي به¬همراه پنجه، تحت اثر امواج نا¬منظم با طيف جانسواپ، بررسي شد. آزمايش¬ها در كانالي به¬طول 15 متر، ارتفاع 1 متر و عرض 8/0 متر انجام ¬شد. ارتفاع موج¬شكن 45/0 متر و طول آن حدود 5/1 متر طراحي گرديد. براي اندازه¬گيري ميزان تخريب پنجه، از نسبت مساحت فرسايش¬يافته¬ي پنجه بر مجذور اندازه¬ي قطر اسمي سنگدانه¬هاي پنجه، به¬عنوان پارامتر آسيب پنجه، استفاده¬ شد. اثر پارامتر¬هاي ارتفاع و پريود موج، شيب لايه¬ي مسلح، ارتفاع آب جلوي سازه، ارتفاع آب روي پنجه و عرض پنجه بر پايداري هيدروليكي پنجه موج¬شكن بررسي¬شد.
نتايج نشان ¬مي¬دهند، وقتي عدد ايريبارن شيب جلوي سازه از 35/3 بيشتر باشد، شيب لايه¬ي مسلح بر ميزان تخريب پنجه تقريباً اثري ندارد. ولي براي عدد ايريبارن كمتر از 35/3، شكست موج اتفاق مي¬افتد و با كاهش شيب لايه¬ي مسلح، ميزان تخريب پنجه افزايش ¬مي¬يابد. ارتفاع موج اثر مستقيم بر پارامتر آسيب دارد. اثر پريود موج بر پارامتر آسيب به¬تنهايي قابل بررسي نيست، به¬طوري¬كه در كنار ارتفاع موج و شيب لايه¬ي مسلح، در غالب يك پارامتر پايداري بي¬بعد، لحاظ¬ شد. از ديگر پارامتر¬هاي موثر در تخريب پنجه، عمق آب جلوي سازه است، به¬طوري¬كه با افزايش آن، مقدار آسيب پنجه بيشتر مي¬شود. افزايش عمق آب روي پنجه، سبب كاهش پايين¬روي موج بر روي پنجه شده و مقدار آسيب وارد بر پنجه كمتر مي¬شود. اثر همزمان اين دو پارامتر به¬صورت پارامتر بي¬بعد عمق نسبي، يعني نسبت عمق آب روي پنجه به عمق آب جلوي سازه، ارائه¬گرديد. عرض پنجه بر پارامتر آسيب تاثيرگذار نيست. در پايان، براي كاربردي¬كردن نتايج بدست¬آمده از اين پژوهش، رابطه¬اي براي تخمين پارامتر آسيب در سازه¬ي موج¬شكن توده¬سنگي استاتيكي به¬همراه پنجه، ارائه¬ شد. نتايج حاصل از اين رابطه و رابطه¬ي پيشنهادي گردينگ با استفاده از داده¬هاي آزمايشگاهي گردينگ صحت¬سنجي¬شدند. با مقايسه¬ي شاخص¬هاي خطاي بدست آمده از روابط نسبت به داده¬هاي آزمايشگاهي، رابطه¬ي حاضر تا حدود 10 درصد عملكرد بهتري را نسبت به رابطه¬ي گردينگ نشان¬مي¬دهد.
كلمات كليدي: موج¬شكن توده¬سنگي استاتيكي، پنجه، پايداري هيدروليكي، شكست موج، موج نا¬منظم
چكيده انگليسي :
Abstract
Considering the importance and prevalence of using statically Rubble Mound Breakwater in order to protect the shores, evaluating and investigating the stability of this type of structure requires careful study, in order to provide a stable and cost-effective design. Due to the main role of the toe in maintaining the stability of this type of breakwater and preventing scouring of the base of structure, toe design is mandatory. To achieve such a goal, laboratory study is necessary to establish a correct understanding of the effect of various environmental and geometric factors affecting the stability of the toe. In this study, a two-dimensional laboratory model of statically rubble mound breakwater with toe under the effect of irregular waves with Janswap spectrum was investigated. The experiments were performed in a canal 15 meters long, 1 meter high and 0.8 meters wide. The height of the breakwater was 0.45 m and its length was about 1.5 m. To measure the amount of toe degradation, the ratio of the eroded area of the toe to the square of the nominal diameter of the toe aggregates, as a parameter of toe damage, was used. The effect of wave height and period parameters, armour layer slope, water height in front of the structure, water height on the toe and toe width on the hydraulic stability of the breakwater toe was investigated.
The results show that when the iribarren number of the front slope of the structure is greater than 3.35, the slope of the armour layer has almost no effect on the amount of toe damage. But for Iribarren number less than 3.35, wave breaking occurs and the amount of toe damage increases as the slope of the armour layer decreases. Wave height has a direct effect on the damage parameter. The effect of wave period on the damage parameter alone can not be investigated, so that along with the wave height and slope of the armour layer, it was considered as a dimensionless stability parameter. Another effective parameter in toe damage is the water depth in front of the structure, so that as it increases, the amount of toe damage increases. Increasing the water depth on the toe reduces the wave rundown on the toe and reduces the amount of damage to the toe. The simultaneous effect of these two parameters was presented as a dimensionless parameter of relative depth, ie the ratio of water depth on the toe to water depth in front of the structure. toe width does not affect the damage parameter. Finally, in order to apply the results obtained from this study, a relation for estimating the damage parameter in a statically rubble mound breakwater structure with toe was presented. The results of this relationship and the proposed Gerding relationship were validated using Gerding laboratory data. By comparing the error indices obtained from the relations with the laboratory data, the present relation shows up to about 10% better performance than the rounding relation.
Key Words
Statically Rubble Mound Breakwater, Toe, Hydraulic stability, wave Breaking, Irregular wave