파랑에 관계하는 현상에는 월파, 표사이동, 구조물의 진동.동요, 파괴 등 방향성의 영향을 현저하게 받아들이는 것이 많다. 이들은 비선형성이 강하기 때문에 수치계산에 의한 해석이 곤란하므로, 수리모형실험으로 외력인자를 평가, 해석정도를 높일 필요성이 증대하고 있다. 본 연구는 파랑의 다양한 입사각에 따라 사석방파제의 안정성을 논의하였으며, 파괴율은 방향성규칙파에서 $30^{\circ}$, 방향성불규칙파인 경우는 40$^{\circ}$부근에서 입사각 $0^{\circ}$일 때 보다 상대적으로 크게 변동하였다. 즉, 사석방파제의 안정성에 미치는 방향성효과에 따른 것이라고 평가할 수 있다. 이들은 1/10 최대 합성유속의 방향별 빈도분포의 피크가 $20^{\circ}$~$40^{\circ}$에서 발생하는 사실과 부합된다.
파랑에 관계하는 현상에는 월파, 표사이동, 구조물의 진동.동요, 파괴 등 방향성의 영향을 현저하게 받아들이는 것이 많다. 이들은 비선형성이 강하기 때문에 수치계산에 의한 해석이 곤란하므로, 수리모형실험으로 외력인자를 평가, 해석정도를 높일 필요성이 증대하고 있다. 본 연구는 파랑의 다양한 입사각에 따라 사석방파제의 안정성을 논의하였으며, 파괴율은 방향성규칙파에서 $30^{\circ}$, 방향성불규칙파인 경우는 40$^{\circ}$부근에서 입사각 $0^{\circ}$일 때 보다 상대적으로 크게 변동하였다. 즉, 사석방파제의 안정성에 미치는 방향성효과에 따른 것이라고 평가할 수 있다. 이들은 1/10 최대 합성유속의 방향별 빈도분포의 피크가 $20^{\circ}$~$40^{\circ}$에서 발생하는 사실과 부합된다.
Phenomena induced by waves, such as overtopping, sediment transport, vibration/fluctuation and destruction of structures are highly influenced by the directionality of wave propagation. These phenomena are often dominated by non-linearity, and so hydraulic model experiments are widely adopted for st...
Phenomena induced by waves, such as overtopping, sediment transport, vibration/fluctuation and destruction of structures are highly influenced by the directionality of wave propagation. These phenomena are often dominated by non-linearity, and so hydraulic model experiments are widely adopted for stability analysis rather than numerical modeling, Thus, stability ofrubblc mound breakwaters(RMB) due to wavc directionality was experimentally investigated in this study. The incident wave angle $30^{\circ}$ was found more risky on the damage rate of RMB under directional regular waves, and the incident wave angle $40^{\circ}$ was found relatively risky under directional irregular waves. These results clarified the wave directionality effect on the stability ofRMB, These facts were found correspondent to the occurrence of the peak between $20^{\circ}$-$40^{\circ}$ with the directional frequency distribution of lIlO maximum water particle velocity.
Phenomena induced by waves, such as overtopping, sediment transport, vibration/fluctuation and destruction of structures are highly influenced by the directionality of wave propagation. These phenomena are often dominated by non-linearity, and so hydraulic model experiments are widely adopted for stability analysis rather than numerical modeling, Thus, stability ofrubblc mound breakwaters(RMB) due to wavc directionality was experimentally investigated in this study. The incident wave angle $30^{\circ}$ was found more risky on the damage rate of RMB under directional regular waves, and the incident wave angle $40^{\circ}$ was found relatively risky under directional irregular waves. These results clarified the wave directionality effect on the stability ofRMB, These facts were found correspondent to the occurrence of the peak between $20^{\circ}$-$40^{\circ}$ with the directional frequency distribution of lIlO maximum water particle velocity.
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문제 정의
따라서 본 연구는 다방향불규칙파 조파장치를 이용하여 파랑의 입사각에 따른 사석방파제의 안정성을 명확히 하고자 한다.
의해 결정할 수 밖에 없는 사항이 적지 않다. 본 연구에서는 축척효과가 발생하지 않도록 투수계수를 일정하게 유지하기 위하여 core층의 투수성에 대해서 검토하였다.
가설 설정
7. Definition of the failure rate.
즉, Losada and Gim nez-Curtc(l982)는 사면경사를 변화시켜 경사파로 간주할 수 있다는 가설로서, 직각 입사파에 대해 대응되는 경사파를 가정한 것이다. 따라서 파랑의 입사각이 커지면 사면경사 tana가작아진다는 기본적인 가정을 내세웠다.
입사파의 방향성에 따라 초기파괴에 대해 평가하기도 하였다. 즉, Losada and Gim nez-Curtc(l982)는 사면경사를 변화시켜 경사파로 간주할 수 있다는 가설로서, 직각 입사파에 대해 대응되는 경사파를 가정한 것이다. 따라서 파랑의 입사각이 커지면 사면경사 tana가작아진다는 기본적인 가정을 내세웠다.
제안 방법
16~Fig. 17과 같이 안정도 함수(stability function φ)의 최대값의 비(=φmax(0))를 이용하여 파랑의 입사각에 따라 안정성을 검토하였다. 안정도 함수 0는 입사각이 증가할수록 안정성이 높아지지만, 파괴율의 최대값의 비(=φmax(0)는 방향성 규칙 파에서 30°, 방향성불규칙파는 40°부근에서 피크가 나타나는 것으로 보아 안정도 함수 φ의 최대값의 비와는 일치하지 않는다.
1과 같이 구성하여 발생파의 특성 및 각 측점에서 파고분포를 검토하였다. 각 실험케이스에 있어서 심해측 조파상치 전면으로부터 2.5 m 떨어진 지점으로부터 0.5 m 간격으로 6측선Q, = 2.5m, 3.0 m, 3.5 m, 4.0 m, 4.5 m, 5.0 m)상의 연안방향의 파고 비분포를 조사하였다. Fig.
주기의 효과는 고려하지 않았다. 그래서 사면상의 흐름특성 및 유체력의 변동특성과 사석방파제의 파괴한 게를 비교한 많은 연구결과에 의거하여 사석방파제의 파괴실험 결과를 파괴율로 나타내기 위하여 다음식과 같은 안정계수 N률 도입하였다(柳, 1984).
방파제 사면상의 수립자속도의 측정은 3방향의 유속을 측정할 수 있는 도플러유속계 (Doppler velocity meter, ADV lab, NORTEK)를 이용하였으며, 각 실험 case는 20 분(현지시간 약 3시간)간 파괴의 공간적인 이동분포상황을 목시관측, 비데오촬영, 사진촬영으로 파괴율에 미치는 오차를 최소화하였다.
= 80 cm, 수두차는 110 cm로 하였고, 재료는평균 입경이 다른 7종류의 시료를 사용하였다. 본 투수실험에 사용된 재료의 공극률은 43~46%로 편차가 5% 이내의 공극률을 가지는 사석을 사용하였으며, 7종류의 재료에 대하여 수두를 일정하게 유지하면서 10회 반복하여 측정하였다.
사석방파제의 안정성에 미치는 영향인자의 평가, 특히 입사파의 방향성에 대한 평가를 수행하였으며, 연구과정에서 밝혀진 주요한 결과를 요약하면 다음과 같다.
상술한 조파수조에 Fig. 1과 같이 구성하여 발생파의 특성 및 각 측점에서 파고분포를 검토하였다. 각 실험케이스에 있어서 심해측 조파상치 전면으로부터 2.
또한 이 그림은 방향성불규칙파에 의한 빈도분포로서 규칙파와 같이 up-rush가 주요한 작용유속으로 판단되지만, 입사각 20°~40°서 down-rush에의한 영향이 상당할 것으로 생각된다. 이들 결과는 사석방파제의 안정성에 미치는 외력인자로서, 설계상 고려되어야 할 파라메타의 하나인 수립자속도의 영향(柳, 1984)을 본 연구에서는 입사파의 방향별 빈도분포로서검토하였으며, 후술하는 파괴의 패턴과 대응되는 결과로서 논의하였다.
8 m까지 가능하며, 수조 내에 10대의 paddle이 하나의 시스템으로 작동되는 serpent형 조파기로 구성되어 있다. 조파장치 배후의 교란이나 반사파에 의해 조파기전면의 실험영역에 전파하지 않도록 수조내의 각 측벽은 사석(반사율 0.2 이하)으로 소파공의 효과를 만족하도록 1:3의 경사로 설치하였다. 본 조파장치는 serpent형 조파기를 제어하기 위해 1 대의 컴퓨터장치와 계측을 위한 컴퓨터 I대, serpent형 조파기의 본체로 이루어져 있다.
투수실험은 투수계수가 큰 조립토에 적합한 정수두 투수실험을 수행하였으며, 투수실험 조건은 Table 2에 나타낸 것과 같다. 본 실험에 사용된 투수계는 재료용기의 길이 Z.
surf similaity parameter & 안정도 함수 0, 영향인자의 최대값의 비를 중심으로 사석방파제의 파괴한계를 논의하였다. 특히 다양한 입사각에 의한 입사파의 방향성에 대한 평가를 파괴와 관련지어 검토하면서 사석방파제의 안정성에 관련된 해석을 수행하였다.
파력에 의한 파괴는 사면상의 흐름특성 즉 최대수립자속도를 합성유속의 방향별 빈도분포에 따라 파괴와 관련지어 검토하기 위하여 각 단면에서 측정된 작용 유속의 탁월방향에 의한 빈도를 검토하였다. Fig.
합성유속의 방향별 빈도분포에 따라 stability number N surf similaity parameter & 안정도 함수 0, 영향인자의 최대값의 비를 중심으로 사석방파제의 파괴한계를 논의하였다. 특히 다양한 입사각에 의한 입사파의 방향성에 대한 평가를 파괴와 관련지어 검토하면서 사석방파제의 안정성에 관련된 해석을 수행하였다.
대상 데이터
본 대학교 해양수리실험소에 설치된 조파수조는 길이 25 m, 폭 iOm로 최대수심은 0.8 m까지 가능하며, 수조 내에 10대의 paddle이 하나의 시스템으로 작동되는 serpent형 조파기로 구성되어 있다. 조파장치 배후의 교란이나 반사파에 의해 조파기전면의 실험영역에 전파하지 않도록 수조내의 각 측벽은 사석(반사율 0.
수행하였으며, 투수실험 조건은 Table 2에 나타낸 것과 같다. 본 실험에 사용된 투수계는 재료용기의 길이 Z. = 80 cm, 수두차는 110 cm로 하였고, 재료는평균 입경이 다른 7종류의 시료를 사용하였다. 본 투수실험에 사용된 재료의 공극률은 43~46%로 편차가 5% 이내의 공극률을 가지는 사석을 사용하였으며, 7종류의 재료에 대하여 수두를 일정하게 유지하면서 10회 반복하여 측정하였다.
본 연구에서는 모두 이동상실헙을 수행하였으며, 중앙 입경 d50=0.18 mm의 모래를 이용하였다.
2 이하)으로 소파공의 효과를 만족하도록 1:3의 경사로 설치하였다. 본 조파장치는 serpent형 조파기를 제어하기 위해 1 대의 컴퓨터장치와 계측을 위한 컴퓨터 I대, serpent형 조파기의 본체로 이루어져 있다. Serpent형 조파장치를 제어하는 컴퓨터는 조파판의 변위를 제어하도록 되어 있다.
이와 같이 기본적으로 반복실험을 수행하여 실험에 의한 오차를 최소화하였으며, 300 case의 실험을 수행하였다.
입사파는 규칙파와 불규칙파로서 Table 3과 같이 사면 경사는 1:1.5로 고정하여 각 주기에 해당되는 파고를 서서히 증대시켜 TTP 사면상에서 쇄파가 발생하기까지 또는 사면상의 TTP가 불안정하게 되어 Photo 2와 같이 내무 사석층이 드러나 평형단면이 일어나는 경우를 대상으로 하였다.
이론/모형
투수계수의 결정은 Darcy의 법칙을 적용하여 다음과 같은 식으로 산정하였다.
성능/효과
이들 그림에서 규칙파의 초기파괴한계는 불규칙파의 실험결과와 상당한 차이가 있으며, 안정성 평가시 유의해야 할 사항으로 판단된다. 파과율의 정의에차이는 있지만, 불규칙파 실험시 사석사면보다 TTP사면이 오히려 불안정하다는 것을 알 수 있으며, 이는 stability number ARj의 값과 초기파괴한계로서 판단할 수있다. 또한 경사 입사파에서 큰 피해를 나타낸다는 종래의 연구결과(Matsumi et al.
얻었다. 파랑의 다양한 입사각에 따라 사석방파제의 안정성을 논의한 결과, 방향성 규칙 파에서는 30°, 방향성 불규칙 파에서는 40° 부근에서의 파괴율이 입사각 0°일 때 보다 상대적으로 크게 변동하였다. 즉, 사석방파제의 안정성에 미치는 방향^효과에 따른 것이라고 평가할 수 있다.
후속연구
이는 방파제 사면의 피해면적과 파고와 주기의 결합확률분포를 고려하여 입사파 0°일 때보다 37일 때 초기파괴가 먼저 발생하여 피해면적도 상대적으로 크게 분포하는 정성적인 연구결과(Losada and Gim^nez-Curto, 1982)와 일치하고 있으나, 실험조건들이다소 차이가 있으며, 특히 사면경사의 영향이 클 것으로 판단된다. 추후 사면경사 및 실험조건을 다양화시켜 안정성에 미치는 외력인자를 정리함과 아울러 수치 모델에 의한 재현을 진행하기로 한다.
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