بررسی آزمایشگاهی و مدل‌سازی تنش برشی بحرانی برای فرسایش سطحی بستر چسبنده

Abstract

برآورد تنش برشی بحرانی برای فرسایش بستر چسبنده با درجه اطمینان زیاد و به صورت تابعی از میزان تحکیم یافتگی و عمق رسوبات بستر از جمله موارد عمده‌ای در حوزه رسوبات چسبنده می‌باشد که تاکنون روش معینی برای آن ارائه نشده است. در این تحقیق، با این فرض که مقاومت برشی واقعی بستر در نزدیکی سطح مشترک بستر و جریان می‌تواند جایگزین مناسبی برای تنش برشی بحرانی برای فرسایش بستر چسبنده گلی گردد، با روابط مرکلباخ، این متغیر با استفاده از متغیرهای چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، ضریب تنش جانبی، ضریب خزش، بعد فرکتالی، ضریب تنش موثر و به صورت تابعی از غلظت حجمی بستر تعریف شده است. این متغیرها را می‌توان به دو دسته متغیرهای مکانیک خاک و متغیرهای مربوط به تحکیم طبقه‌بندی نمود. متغیرهای مکانیک خاک به سادگی قابل سنجش می‌باشند ولی متغیرهای مرتبط با تحکیم خاک، شامل متغیر مربوط به تنش موثر و متغیر بعد فرکتالی، به آسانی قابل سنجش نیستند. در این تحقیق روشی جدید برای سنجش این متغیرها برای رسوبات سد مخزنی سفید رود پیشنهاد شده است. نتایج نشان می‌دهند که بعد فرکتالی همواره متناظر با مقداری مشخص از ضریب تنش موثر می‌باشد و نباید این دو را به طور جداگانه برآورد نمود. بعد فرکتالی با حداکثر فراوانی را می‌توان به عنوان بعد فرکتالی برگزیده و مقدار ضریب تنش موثر نماینده را نیز می‌توان معادل مقدار متوسط آن از میان زوج‌هایی با مقدار بعد فرکتالی دانست. به طور کلی، تنش برشی بحرانی برای فرسایش دارای حساسیت زیادی نسبت به متغیر بعد فرکتالی می باشد و نشان داده شده که هر چه بعد فرکتالی کمتر باشد، تغییرات تنش برشی بحرانی برای فرسایش نسبت به تغییرات غلظت حجمی کمتر خواهد بود