hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Scienceshydrophysics-1126Research ArticleВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ, ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫINTERACTION OF MARINE OBJECTS*, OCEAN‏ AND ‏ATMOSPHEREИсследования изменений структуры грунта при воздействии волн цунами на гидротехнические сооруженияInvestigation of the soil structure changes under the tsunami waves impact on the marine hydrotechnical structuresБеляевН. Д.BelyaevN. D.

г. Санкт-Петербург

St.-Petersburg

ЛебедевВ. В.LebedevV. V.

г. Санкт-Петербург

St.-Petersburg

АлексееваА. В.AlexeevaА. V.

г. Санкт-Петербург

St.-Petersburg

НуднерИ. С.NudnerI. S.

г. Санкт-Петербург

St.-Petersburg

СеменовК. К.SemenovК. К.

г. Санкт-Петербург

St.-Petersburg

ЩемелининД. И.SchemelininD. I.

г. Санкт-Петербург

St.-Petersburg

23 ГМПИ - филиал АО «31 ГПИСС»; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссия23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Constructiom>; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation23 ГМПИ - филиал АО «31 ГПИСС»Россия23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Constructiom>Russian Federation23 ГМПИ - филиал АО «31 ГПИСС»; Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ»Россия23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Constructiom>; Baltic State Technical UniversityRussian Federation2017291120221044452Copyright © Беляев Н.Д., Лебедев В.В., Алексеева А.В., Нуднер И.С., Семенов К.К., Щемелинин Д.И., 20222022Беляев Н.Д., Лебедев В.В., Алексеева А.В., Нуднер И.С., Семенов К.К., Щемелинин Д.И.Belyaev N.D., Lebedev V.V., Alexeeva А.V., Nudner I.S., Semenov К.К., Schemelinin D.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1126

Работа посвящена исследованию изменений структуры грунта у оснований морских гидротехнических сооружений, вызванных воздействием на них волн цунами. Представлены результаты выполненных экспериментальных исследований для двух видов сооружений: морской ледостойкой стационарной платформы гравитационного типа и берегоукрепления откосного типа с защитным слоем из наброски. В ходе опытных исследований воздействия волн цунами на морскую платформу гравитационного типа были получены сформировавшиеся профили дна и выполнен их анализ. В результате получены количественные сведения о степени разрыхления грунта у основания платформы. Полученные данные свидетельствуют о возможной независимости значения степени разрыхления грунта от числа Эйлера, характеризующего интенсивность волнового воздействия на грунт. Экспериментальные исследования воздействия волн цунами на берегоукрепительное сооружение откосного типа показали, что фильтрационные потоки, возникающие в теле наклонной грани сооружения, в результате воздействия волны цунами способствуют изменению структуры каменной наброски, которое приводит к увеличению пористости грунта, слагающего тело сооружения. Отмечено качественное подобие следствий воздействия волн цунами на грунт и на набросные элементы гидротехнического сооружения.

This work is dedicated to the studies of the soil structure changes near the marine hydrotechnical structures caused Ьу the tsunami waves impact. Тhе results of the experimental iпvestigations are presented for two types of structures: for а mariпe ice-resistant stationary gravitational-type platform and for а bank reiпforcement of the slopiпg type with а protective riprap layer. As the results of the experimental studies of the tsunami waves impact on the gravity-type offshore platform, the formed bed profiles were measured and their analysis was performed. Тhе quantitative iпformation was obtaiпed on the degree of the soil looseniпg near the base of the platform. Тhе obtaiпed data testify to the possiЫe iпdependence of the soil looseniпg degree from the Euler number that characterizes the iпtensity of the wave impact on the soil. Experimental studies ofthe tsunami waves impact on the bank reiпforcement structure ofthe slopiпg type shown that the filtration flows occurriпg iпside the iпcliпed facet of the structure as а result of the tsunami wave action lead to а change iп the structure ofthe rock riprap. This iпcreases the porosity ofthe soil that composes the structure. А qualitative similarity between the tsunami waves impact on the soil and on the embankment elements of the hydraulic engineering structure is noted.

волны цунамиразрыхление грунтапрофиль днаtsunami wavessoil liquefactionseabed profilesReferencesMatsuda Т, Maeda К., Miyake М, Miyamoto J., Sumida Н., Tsurugasaki К. InstaЬility of а Caisson-Type Breakwater Induced bу an Earthquake-Tsunami Event // International Journal of Geomechanics. 2016. Vol. 16. No 5. С4016003-1. Doi: 10.1061/(ASCE) GM.1943-5622.0000619.Matsuda Т, Maeda К., Miyake М, Miyamoto J., Sumida Н., Tsurugasaki К. InstaЬility of а Caisson-Type Breakwater Induced bу an Earthquake-Tsunami Event // International Journal of Geomechanics. 2016. Vol. 16. No 5. С4016003-1. Doi: 10.1061/(ASCE) GM.1943-5622.0000619.Nistor 1., Palermo D., CornettA., Al-Faesly Т Experimental and numerical modeling oftsunami loading on structures // Proceedings of International Conference of Coastal Engineering, ICCE201 О, ASCE, Shanghai. 201 О. 1 О р.Nistor 1., Palermo D., CornettA., Al-Faesly Т Experimental and numerical modeling oftsunami loading on structures // Proceedings of International Conference of Coastal Engineering, ICCE201 О, ASCE, Shanghai. 201 О. 1 О р.mase Т, Maeda К., Miyake М, Sawada У., Sumida Н., Тsurugasaki К. DestaЬilization of а caisson-type breakwater bу scouring and seepage failure ofthe seabed due to а tsunami // Proceedings ofISCE6. 2012. Paper ISCE6-128. Р. 807-814.mase Т, Maeda К., Miyake М, Sawada У., Sumida Н., Тsurugasaki К. DestaЬilization of а caisson-type breakwater bу scouring and seepage failure ofthe seabed due to а tsunami // Proceedings ofISCE6. 2012. Paper ISCE6-128. Р. 807-814.Matsuda Т, Maeda К., Miyake М, Тsurugasaki К., Miyamoto J., Sumida Н. InstaЬility on the sandy ground under breakwater due to earthquake and tsunami // Proceedings of the 15th Asian Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Р. 930-933. Doi: 10.3208/jgssp.JPN-081.Matsuda Т, Maeda К., Miyake М, Тsurugasaki К., Miyamoto J., Sumida Н. InstaЬility on the sandy ground under breakwater due to earthquake and tsunami // Proceedings of the 15th Asian Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Р. 930-933. Doi: 10.3208/jgssp.JPN-081.Tsunami Inundation Scour ofRoadways, Bridges and Foundations: Observations and Technical Guidance from the Great Sumatra Andaman Tsunami // EERI/FEМA NEHRP 2006 Professional Report.Tsunami Inundation Scour ofRoadways, Bridges and Foundations: Observations and Technical Guidance from the Great Sumatra Andaman Tsunami // EERI/FEМA NEHRP 2006 Professional Report.de Groot М В., Bolton М D., Foray Р, Meijers Р, Palmer А. С., Sandven R., Sawicki А., Teh Т С. Physics of liquefaction phenomena around marine structures // Journal ofwaterway, port, coastal, and ocean engineering. ASCE, 2006. Vol. 132. No 4. Р. 227-243.de Groot М В., Bolton М D., Foray Р, Meijers Р, Palmer А. С., Sandven R., Sawicki А., Teh Т С. Physics of liquefaction phenomena around marine structures // Journal ofwaterway, port, coastal, and ocean engineering. ASCE, 2006. Vol. 132. No 4. Р. 227-243.Young У. L., White J.A., Xiao Н., Borja R. 1. Liquefaction potential of coastal slopes induced bу solitary waves // Acta Geotechnica. 2009. Vol. 4. Р. 17-34. Doi 10.1007/s 11440-009-0083-6.Young У. L., White J.A., Xiao Н., Borja R. 1. Liquefaction potential of coastal slopes induced bу solitary waves // Acta Geotechnica. 2009. Vol. 4. Р. 17-34. Doi 10.1007/s 11440-009-0083-6.Беляев Н. Д, Лебедев В. В., Мишина А. В., Нуднер И. С., Семенов К. К., Щемелинин Д. И. Изменение структуры грунта и наброски при воздействии волн цунами на гидротехнические сооружения // Доклады и выступления Десятой научно-технической конференции «Гидроэнергетика. Гидротехника. Новые разработки и технологии», 2016. СПб: Изд-во АО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева», 2017. С. 172-179.Беляев Н. Д, Лебедев В. В., Мишина А. В., Нуднер И. С., Семенов К. К., Щемелинин Д. И. Изменение структуры грунта и наброски при воздействии волн цунами на гидротехнические сооружения // Доклады и выступления Десятой научно-технической конференции «Гидроэнергетика. Гидротехника. Новые разработки и технологии», 2016. СПб: Изд-во АО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева», 2017. С. 172-179.Лебедев В. В., Мишина А. В., Нуднер И. С., Беляев Н. Д, Семенов К. К., Щемелинин Д. И. Воздействие волн цунами на откосные берегоукрепительные сооружения с защитным слоем гексабитов // Сборник трудов Третьей международной конференции «Полярная механика», Владивосток, 2016. С. 1038-1049.Лебедев В. В., Мишина А. В., Нуднер И. С., Беляев Н. Д, Семенов К. К., Щемелинин Д. И. Воздействие волн цунами на откосные берегоукрепительные сооружения с защитным слоем гексабитов // Сборник трудов Третьей международной конференции «Полярная механика», Владивосток, 2016. С. 1038-1049.Borrero J., Dengler L., Uslu В., Synolakis С. Numerical modeling of tsunami effects at marine oil terminals in San Francisco Вау. Report prepared for the Marine Facilities Division ofthe California State Lands Commission. 2006. URL: www.slc.ca.gov/ Division _pages/МFD/МOТEMS/SFTsunamiReport/SF МОТ_ final_report.pdf (Last accessed: 15.11.2016).Borrero J., Dengler L., Uslu В., Synolakis С. Numerical modeling of tsunami effects at marine oil terminals in San Francisco Вау. Report prepared for the Marine Facilities Division ofthe California State Lands Commission. 2006. URL: www.slc.ca.gov/ Division _pages/МFD/МOТEMS/SFTsunamiReport/SF МОТ_ final_report.pdf (Last accessed: 15.11.2016).Нуднер И. С., Лебедев В. В., Семенов К. К., Беляев Н. Д., Бейзель С. А., Чубаров Л. Б. Исследования распространения волны цунами в бухте// Труды XIII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики ГА-2016», Санкт-Петербург, 2016. С. 159-161.Нуднер И. С., Лебедев В. В., Семенов К. К., Беляев Н. Д., Бейзель С. А., Чубаров Л. Б. Исследования распространения волны цунами в бухте// Труды XIII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики ГА-2016», Санкт-Петербург, 2016. С. 159-161.Захаров Ю. Н., Зимин А. И., Стуколов С. В., Лебедев В. В., Нуднер И. С., Семенов К. К. Численное моделирование работы лабораторного волнопродуктора одиночных волн на воде // Сборник трудов Третьей международной конференции «Полярная механика». Владивосток, 2016. С. 954-964.Захаров Ю. Н., Зимин А. И., Стуколов С. В., Лебедев В. В., Нуднер И. С., Семенов К. К. Численное моделирование работы лабораторного волнопродуктора одиночных волн на воде // Сборник трудов Третьей международной конференции «Полярная механика». Владивосток, 2016. С. 954-964.Афанасьев К. Е., Максимов В. В., Нуднер И. С., Семенов К. К., Стуколов С. В. Численное моделирование работы опытового волнопродуктора одиночных волн // Труды XI Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Санкт-Петербург, С. 201-203.Афанасьев К. Е., Максимов В. В., Нуднер И. С., Семенов К. К., Стуколов С. В. Численное моделирование работы опытового волнопродуктора одиночных волн // Труды XI Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Санкт-Петербург, С. 201-203.Babchik D. V., Belyaev N. D., Lebedev V. V., Nudner 1. S., Semenov К. К., Shchemelinin L. G. Experimental investigations oflocal scour caused Ьу currents and regular waves near drilling barge foundation with cutout into stern // Proceedings of 5th Conference CoastlaЫ4. Varna, 2014. Vol. 2. Р. 114-124.Babchik D. V., Belyaev N. D., Lebedev V. V., Nudner 1. S., Semenov К. К., Shchemelinin L. G. Experimental investigations oflocal scour caused Ьу currents and regular waves near drilling barge foundation with cutout into stern // Proceedings of 5th Conference CoastlaЫ4. Varna, 2014. Vol. 2. Р. 114-124.Gaydarov N. А., Zakharov У. N., 1vanov К. S., Semenov К. К., Lebedev V. V., Nudner 1. S., Belyaev N. D., MishinaA. V., Schemelinin L. G. Numerical and Experimental Studies of Soil Scour Caused bу Currents near Foundations of Gravity-Type Platforms // Proceedings of2014 International Conference on Civil Engineering, Energy and Environment (СЕЕЕ 2014). Hong Kong, 2014. Р. 190-196.Gaydarov N. А., Zakharov У. N., 1vanov К. S., Semenov К. К., Lebedev V. V., Nudner 1. S., Belyaev N. D., MishinaA. V., Schemelinin L. G. Numerical and Experimental Studies of Soil Scour Caused bу Currents near Foundations of Gravity-Type Platforms // Proceedings of2014 International Conference on Civil Engineering, Energy and Environment (СЕЕЕ 2014). Hong Kong, 2014. Р. 190-196.Беляев Н. Д., Лебедев В. В., Нуднер И. С., Мишина А. В., Семенов К. К., Щемелинин Д. И. Экспериментальные исследования воздействия волн типа цунами на грунт у оснований морских гравитационных платформ// Инженерно-строительный журнал. 2014. № 6 (50). С. 4-12. Doi: 10.5862/МСЕ.50.1.Беляев Н. Д., Лебедев В. В., Нуднер И. С., Мишина А. В., Семенов К. К., Щемелинин Д. И. Экспериментальные исследования воздействия волн типа цунами на грунт у оснований морских гравитационных платформ// Инженерно-строительный журнал. 2014. № 6 (50). С. 4-12. Doi: 10.5862/МСЕ.50.1.Померанцев А. Л. Методы нелинейного регрессионного анализа для моделирования кинетики химических и физических процессов. Дисс. на соиск. степени докт. физ.-мат. наук. М., 2003. 304 с.Померанцев А. Л. Методы нелинейного регрессионного анализа для моделирования кинетики химических и физических процессов. Дисс. на соиск. степени докт. физ.-мат. наук. М., 2003. 304 с.Жуков Д. В., Лебедев В. В., Нуднер И. С., Осюхин Б. А., Семенов К. К., Фомин Ю. П. Опыт применения акустической бесконтактной измерительно-информационной системы для лабораторных исследований размывов грунта у оснований морских платформ гравитационного типа // Труды XII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики ГА-2014». СПб.: Наука, 2014. С. 571-573.Жуков Д. В., Лебедев В. В., Нуднер И. С., Осюхин Б. А., Семенов К. К., Фомин Ю. П. Опыт применения акустической бесконтактной измерительно-информационной системы для лабораторных исследований размывов грунта у оснований морских платформ гравитационного типа // Труды XII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики ГА-2014». СПб.: Наука, 2014. С. 571-573.Shchemelinin L. G., Utin А. V., Belyaev N. D., Lebedev V. V., Nudner 1. S., Semenov К. К. Experimental Studies Regarding the Efficiency ofSeabed Soil Protection near Offshore Structures // Proceedings ofthe 24th International Ocean and Polar Engineering Conference (ISOPE-2014). Busan, Korea, 2014. 14ТРС-0320. Vol. 2. Р. 625-631.Shchemelinin L. G., Utin А. V., Belyaev N. D., Lebedev V. V., Nudner 1. S., Semenov К. К. Experimental Studies Regarding the Efficiency ofSeabed Soil Protection near Offshore Structures // Proceedings ofthe 24th International Ocean and Polar Engineering Conference (ISOPE-2014). Busan, Korea, 2014. 14ТРС-0320. Vol. 2. Р. 625-631.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.