Investigation of the soil structure changes under the tsunami waves impact on the marine hydrotechnical structures
Abstract
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.
About the Authors
N. D. Belyaev
23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Constructiom>; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Russian Federation
Russian Federation
St.-Petersburg
V. V. Lebedev
23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Constructiom>
Russian Federation
Russian Federation
St.-Petersburg
А. V. Alexeeva
23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Constructiom>
Russian Federation
Russian Federation
St.-Petersburg
I. S. Nudner
23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Constructiom>; Baltic State Technical University
Russian Federation
Russian Federation
St.-Petersburg
К. К. Semenov
23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Constructiom>; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Russian Federation
Russian Federation
St.-Petersburg
D. I. Schemelinin
23 State Marine Design Institute - Branch of «31 State Design Institute of Special Constructiom>
Russian Federation
Russian Federation
St.-Petersburg
References
1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. Tsunami Inundation Scour ofRoadways, Bridges and Foundations: Observations and Technical Guidance from the Great Sumatra Andaman Tsunami // EERI/FEМA NEHRP 2006 Professional Report.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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).
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
Review
For citations:
Belyaev N.D., Lebedev V.V., Alexeeva А.V., Nudner I.S., Semenov К.К., Schemelinin D.I. Investigation of the soil structure changes under the tsunami waves impact on the marine hydrotechnical structures. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2017;10(4):44-52. (In Russ.)
Views:
64
Email this article 