مطالعه آزمایشگاهی اثر برداشت مصالح پایین دست پایه پل بر نیمرخ آبشستگی با رویکرد بهینه یابی فاصله

Abstract

سابقه و هدف: دست‌درازی انسان‌ها در رودخانه‌ها از جمله ساخت سازه (پل) و یا تغییر شکل بستر، بر جریان طبیعی آن اثر گذاشته که منجر به پدیده آب‌شستگی و ایجاد گودال‌هایی در بستر طبیعی رودخانه‌ها می‌شود. این حفره‌ها پس از تغییر شکل بستر در اثر رسوب‌گذاری و فرسایش می‌تواند تا فواصل طولانی در راستای طولی رودخانه گسترش پیدا کرده و آسیب‌های مختلفی بر سازه‌ها و تأسیسات موجود در بستر رودخانه‌ها هم‌چون پایه‌های پل ایجاد نماید. پل‌ها از مهمترین سازه‌های دسترسی بوده که خرابی آنها اثرات جبران‌ناپذیر اجتماعی دارد، لذا اثر حفره‌های برداشت مصالح بر پایه‌های پل اهمیت زیادی می‌تواند داشته باشد. پیشروی حفره‌های برداشت مصالح در طول بستر رودخانه و حرکت آن به سمت پایه‌های پل و همراه شدن با پدیده آبشستگی و جریان‌های آشفته شکل گرفته در اطراف پایه‌ها، باعث ایجاد اثر مخرب فرسایش و واژگونی پایه می‌شود. از این‌رو در این پژوهش به مطالعه آزمایشگاهی اثر برداشت مصالح در پایین‌دست پایه پل استوانه‌ای بر نیمرخ‌های آبشستگی اطراف آن با تغییرات عمق و فاصله حفره برداشت مصالح از پایه پرداخته می‌شود. مواد و روش‌ها: برای این منظور در مقیاس آزمایشگاهی و در شرایط آب زلال و جریان دائمی، تغییرات نیمرخ حفره برداشت‌شده و میزان اثر عمق حفره و فاصله آن از پایه بر نیمرخ آبشستگی اطراف پایه پل، با برداشت حفره‌هایی با 8/0 ، 6/1 H/D= (نسبت عمق حفره به قطر پایه) و با 10 ، 20 ، 30I/D= (نسبت فاصله حفره از پایه به قطر پایه) در پایین‌دست پایه در بستر رسوبی با عمق 1/0 متر ارزیابی گردید.یافته‌ها: نتایج مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد، در حالت بدون حفره برداشت مصالح، کمترین میزان بیشینه عمق آبشستگی مربوط به آزمایش با عدد فرود 26/0 به میزان 9 میلی‌متر به‌دست آمد؛ درحالی‌که بیشترین مقدار بیشینه عمق آبشستگی مربوط به آزمایش با عدد فرود 46/0 به میزان 60 میلی‌متر بود. در مقایسه با حالت بدون حفره در عدد فرود 43/0، کمترین میزان افزایش بیشینه عمق آبشستگی در آزمایش با برداشت حفره با 8/0H/D= و در 20I/D= و به مقدار 8 درصد بوده است. درحالی‌که بیشترین میزان افزایش بیشینه عمق آبشستگی در آزمایش با برداشت حفره با 6/1H/D= و 10I/D= به مقدار 26 درصد بوده است. به‌منظور یافتن فاصله بهینه برای برداشت مصالح پایین‌دست، آزمایش‌های با 30I/D=، مقادیر بیشینه عمق آبشستگی برابر با حالت بدون برداشت مصالح را نشان می‌دهد. لذا با افزایش فاصله از پایه از I/D برابر با 10 به 20 و سپس 30، افزایش بیشینه عمق آبشستگی نسبت به حالت بدون حفره از 26 درصد به 15 درصد و سپس به صفر درصد کاهش یافت.نتیجه‌گیری: با مشاهده کلی نتایج می‌توان دریافت برداشت مصالح از بستر کانال در پایین‌دست پایه، بر میزان عمق آبشستگی تأثیر گذاشته و مقدار آن افزایش پیدا کرد و با افزایش عمق حفره برداشت‌شده از بستر و نزدیک‌تر کردن فاصله آن به پایه، بر میزان عمق آبشستگی اطراف پایه افزوده شد. همچنین برای پیش‌بینی میزان بیشینه عمق آبشستگی، رابطه‌هایی در حالت بدون حفره برداشت و نیز برای حالت با حفره برداشت بر مبنای تحلیل رگرسیون با استفاده از داده‌های حاصل پیشنهاد گردیده است. دقت این روابط با شاخص-های آماری بیان و دامنه کاربرد آن نیز ذکر گردیده است.

Keywords

• برداشت مصالح
• جریان آشفته
• عمق آبشستگی
• پایه پل استوانه ای
• نیمرخ طولی حفره