Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Shafieifar,Mohamadnavid Moghim
مهدی شفیعی فر (استاد راهنما) محمدنوید مقیم (استاد راهنما)
 
STUDENT
Magid Ehsani
مجید احسانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1394

TITLE

Experimental study of hydraulic stability of multi-layer berm breakwaters
Owing to importance of seeking a proper stability evaluation of the rubble mound structure against the incident waves, a systematic study has been carried out to investigate the stability of a multi-layer berm breakwater. To have this fulfilled, an experimental study in a wave flume under irregular waves with JONSWAP energy spectrum and regarding an apposite range of sea state condition and geometrical parameters affecting MLBB’s stability has been conducted. In the current study, through the observation of profiles measured before and after each test, the effects of environmental parameters such as wave height, wave period, water depth and also a diversity of geometrical parameters including berm width, berm elevation from SWL, stone class I height, front slope and nominal diameter of stone class I over the eroded area, have been individually scrutinized and studied. Present results have given an account of the fact that the stone class I height affects the stability of ML. Results outlined that an increase in wave height, wave period, water depth and berm elevation from SWL would increase the damage parameter in ML. However, quite the contrary by enhancing the structural parameters like berm width, nominal stone diameter of stone class I and its height, results in a more stable structure opposing the incident waves. As another part of this study, we have delved into the interaction between waves and the structure through the experimental observations and a numerical modelling. Moreover, through the investigation of inside pressure changes caused by charging and discharging of the porous media and also the flow pattern in the course of maximum run-down, it has been determined that both positive pressure gradient oriented outwardly and the vertical force caused by the seepage flow from inside to outside have occurred simultaneously. In this study, a new dimensionless parameter is introduced to indicate that the wave breaking type plays a fundamental role in stability of ML. Eventually; a new formula is derived to estimate the damage of ML, based on a wide range of sea state conditions and geometrical parameters for to propose a practical use of the outcomes. Providing practical results, a novel approach among three different stability evaluation parameters such as damage level (Sd), the non-dimensional berm recession width (Rec/Dn50) and the nondimensional depth of the intersection point of the reshaped and initial profile is proposed. Furthermore, some applicable design recommendations to aid designers for berm parameters including berm width, berm elevation form SWL and the height of stone class I have been offered. Additionally, this formula is compared with the prototype data and Sirev?g MLBB’s results and thereby the Sirev?g breakwater has been redesigned and compared with the existing one using the given formulae and design recommendations. Key Words Multi-layer Berm Breakwater, Hydraulic Stability, Experimental Study, Numerical Modeling, Environmental Parameters, Geometrical Parameter
در پژوهش حاضر، نظر به اهمیت ارزیابی مناسب پایداری سازه تودهسنگی در برابر برخورد امواج تابشی، انجام مطالعهای منظم با هدف شناخت و بررسی پایداری موجشکنهای سکویی چندالیه مدنظر قرار گرفت. برای این منظور، مطالعهای آزمایشگاهی تحت اثر امواج نامنظم با طیف انرژی موج جوانسواپ در کانال موج و در گستره مناسب کاربردی از پارامترهای مختلف محیطی و هندسی در پایداری موجشکن سکویی چندالیه انجام شد. در تحقیق حاضر با استفاده از نتایج آزمایشگاهی نیمرخ برداشت شده از مدل موجشکن، قبل و بعد از انجام هر یک از آزمایشها، تأثیر هر یک از پارامترهای محیطی شامل ارتفاع موج، پریود موج و عمق آب پای سازه و همچنین تأثیر پارامترهای مختلف هندسی از قبیل عرض سکو، تراز سکو از سطح ایستابی، شیب الیه آرمور و قطر اسمی سنگدانههای کالس I بر مقدار سطح فرسایش یافته سکوی موجشکن، مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفتند.در این تحقیق نظر به تشخیص اهمیت پارامتر ارتفاع سنگ کالس Iدر موجشکن سکویی چندالیه، تأثیر این پارامتر بر پایداری موجشکن سکویی چندالیه مطالعه شد. نتایج آزمایشهای حاضر نشان داد که با افزایش ارتفاع و پریود موج برخوردی، عمق آب پای سازه و تراز سکو از سطح ایستابی، مقدار آسیب وارد بر موجشکن سکویی چندالیه افزایش یافته و با افزایش پارامترهای سازهای ازقبیل عرض سکو، قطر مشخصه سنگ کالس Iو ارتفاع سنگ کالس I،پایداری موجشکن سکویی چندالیه در برابر امواج برخوردی بیشتر میشود. در بخش دیگری از این پژوهش، با درنظرگرفتن مشاهدههای آزمایشگاهی و همچنین انجام مدلسازی عددی، به مطالعه و شناخت جریانهای ایجاد شده در اثر اندرکنش موج با موجشکن سکویی چندالیه پرداخته شد. با مطالعه تغییرات فشار در داخل سازه در اثر پر و خالی شدن محیط متخلخل و همچنین الگوی جریان خروجی از داخل موجشکن تودهسنگی در زمان وقوع بیشینهی پایینروی موج مشخص گردید که نیروی ناشی از گرادیان فشار مثبت که به سمت خارج سازه جهتدهی شده و همچنین نیروی عمودی ناشی از جریان تراوشی ایجاد شده از داخل به خارج سازه در طول جریان پایینرونده موج بر روی شیب سازه، بهصورت همزمان اتفاق افتاده است. بهمنظور ارزیابی پایداری موجشکن سکویی چندالیه و کاربردی کردن نتایج حاصل شده، روابطی جهت تخمین پارامتر آسیب سازه ارائه شد. شایان ذکر است که بهمنظور درنظرگرفتن اثر همزمان ارتفاع و پریود موج، عدد پایداری جدیدی برای هر یک از نواحی شکست موج چرخان و لغزان بدست آمد. بهمنظور کاربردی کردن نتایج بدست آمده در این پژوهش، بین سه پارامتر مختلف ارزیابی پایداری سازه تودهسنگی شامل سطح آسیب سازه )Sd ،)عرض پسرفت سکوی بیبعد شده )Dn50/Rec )و عمق نقطه تقاطع نیمرخ اولیه و تغییر شکل یافته hf )رابطه جدیدی ایجاد شد. براساس نتایج آزمایشهای حاضر، توصیههای کاربردی بهمنظور طراحی پارامترهای مختلف بیبعد شده )Dn50/ سازهای مرتبط با سکوی موجشکن سکویی چندالیه شامل عرض سکو، تراز سکو از سطح ایستابی و ارتفاع سنگ کالس I پیشنهاد گردید. همچنین عملکرد روابط ارائه شده در این تحقیق با دادههای پروتوتایپ و نتایج اندازهگیری شده در موجشکن سکویی چندالیه سیروگ، مقایسه شد و در نهایت، با بهکاربردن روابط ارائه شده در این تحقیق و در نظر گرفتن پیشنهادهای طراحی داده شده در این پژوهش، موجشکن سکویی چندالیه سیروگ، بهصورت مجدد طراحی و با طرح قبلی آن، مقایسه شد. کلمات کلیدی: موجشکن سکویی چندالیه، پایداری هیدرولیکی، مطالعه آزمایشگاهی، مدلسازی عددی، پارامترهای محیطی، پارامترهای سازهای

ارتقاء امنیت وب با وف بومی