بررسي حالت‌هاي مختلف شكست سنگ‌چين‌هاي محافظ آبشكن مستغرق

Investigation of Different Modes of Riprap Failure for Submerged Spur Dike

آبشكن يكي از رايج ترين سازه‌هاي محافظت از سواحل مي باشد. آبشكن‌ها مي‌توانند مستغرق و يا غير‌مستغرق باشند، آبشكن‌هاي مستغرق بيشتر در مسايل كشتيراني و آبشكن غير مستغرق در مسايل ديگر كاربرد دارند. اين سازه خود در معرض فرسايش در كناره‌ها و دماغه قرار مي‌گيرد. جهت مقابله با آبشستگي ايجاد شده در اطراف آبشكن ها يكي از ساده‌ترين و در عين حال اقتصادي ترين روش‌ها، استفاده از سنگ‌چين است. در اين تحقيق به بررسي پايداري سنگ‌چين و تشخيص حالت‌هاي مختلف شكست سنگ‌چين‌ها جهت محافظت از آبشكن در قوس 90 درجه پرداخته شده است. آزمايش‌ها در يك فلوم 90 درجه ملايم صورت گرفت. پس از تشخيص آبشكن بحراني در طول قوس، آبشكن بحراني و آبشكن قبل و بعد از آن نيز با سنگ‌چين‌ها محافظت شدند. 200 آزمايش با اندازه‌هاي مختلف سنگ‌چين، تغيير پارامترهاي آبشكن شامل طول، فاصله و ارتفاع آن در اعدد فرود مختلف جريان صورت پذيرفت. در پايان سه نوع شكست غلتشي، لغزشي و زيرسطحي همانند شكست‌هاي ديده شده در كانال مستقيم واطراف سايرسازه‌ها، تاييد شد و رابطه‌اي براي تعيين نوع شكست در طراحي سنگ‌چين جهت استفاده در مهندسي رودخانه ارايه شده است.

Spur dikes are the most common structures for river bank protection. Spur dikes are used in the submerged and non-submerged forms. The submerged type is used when navigation is dominant in a river and in other cases the non-submerged ones are usual. Since construction of this structure causes higher flow velocities around it, this structure is exposed to erosion. Riprap around the dike structure nose is one of the most common and economic ways to protect spur dike. In this study the riprap stability and different modes of riprap failure in a mild 90-degree bend have been investigated. Experiments were conducted in a laboratory flume with a 90-degree bend. After specifying the critical spur dike along the bend, this one and the other two spurs setted before and after the critical one were protected by riprap. The variables were the length of the structure, spur spacing and height, riprap size and different Froude numbers, with a total of 200 experiments being carried out in this flume. Three modes of riprap failure including rolling, sliding and undermining as had been detected for straight channels and other hydraulic structures in the literature, were verified and finally an equation was developed to determine the mode of failure, which would be probably useful for designing riprap in real river engineering projects.