Het valgedrag van stortsteen onder invloed van stroming

Abstract

Dit rapport is het resultaat van mijn afstudeeronderzoek dat is uitgevoerd aan de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, sectie waterbouwkunde en vloeistofmechanica van de Technische Universiteit Delft. Het onderzoek bestaat uit een literatuurstudie en experimenten, verricht in het Laboratorium voor Vloeistofmechanica. Het onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met Hydronamic BV. Dit onderzoek is uitgevoerd tussen januari en december 2003. Het doel van dit onderzoek is het vergroten van het inzicht in de processen die optreden bij het storten van breuksteen met een zij(steen)storter in stromend water. De nadruk ligt hierbij op de invloed van stroming op de stortresultaten. De resultaten van dit onderzoek worden vergeleken met de uitkomsten van eerdere onderzoeken, teneinde de bestaande modellering te toetsen en eventueel aan te passen. Tijdens de literatuurstudie bleek dat er al veel onderzoek is verricht naar de weerstandscoici van basisvormen. Naar de weerstandscoici van stortsteen is onderzoek gedaan door van der Wal [2002] en Kniess [1981]. De resultaten van Kniess zijn gebaseerd op een klein aantal metingen met een niet gebruikelijke definitie van de diameter. Van der Wal heeft de gemiddelde weerstandscoici bepaald van breuksteen met een kleine diameter. Er is geen onderzoek gedaan naar de invloed van stroming of turbulentie op de weerstandscoici van breuksteen. Het Waterloopkundig Laboratorium heeft veel onderzoek verricht naar de invloed van stroming op de eigenschappen van een dump. Hierbij is gekeken naar opbouw, vorm, oriering en offset. Bij de interpretatie van de resultaten van deze onderzoeken dient rekening gehouden te worden met het feit dat er in deze onderzoeken sprake was van bulkstorten en relatief hoge stroomsnelheden. Op basis van de literatuurstudie is gekozen voor de volgende experimentele opzet: 1. Modelproeven ter bepaling van de weerstandscoici van breuksteen met een dn50 van 0,016 m in stilstaand water, teneinde deze te vergelijken met de weerstandscoici van breuksteen in stromend water. 2. Modelproeven ter bepaling van de weerstandscoici van breuksteen met een dn50 van 0,077 m bij stilstaand water. 3. Modelproeven met stromend water, waarbij wordt aangenomen dat er bij het storten met een zijstorter sprake is van een individueel of beperkt groepsgedrag van de gestorte steen, teneinde de meeneemcoicien, eerder bepaald door het Waterloopkundig Laboratorium, te toetsen. De modelproeven met stilstaand water zijn uitgevoerd in het aquarium, een waterbak met dimensies van 2,5 x 2,5 x 2 m. Van 234 stenen is de evenwichtsvalsnelheid bepaald. Ook is er een beperkt aantal proeven met steengroepen in het aquarium uitgevoerd. De overige proeven zijn uitgevoerd in een stroomgoot. De afmetingen van deze stroomgoot bedragen 35 x 0,8 x 0,85 m. De proeven ter bepaling van de evenwichtsvalsnelheid van individuele stenen in de stroomgoot zijn uitgevoerd bij 3 verschillende stroomsnelheden: 0,10; 0,22; en 0,40 m/s. Van 100 stenen is de optredende evenwichtsvalsnelheid bepaald. De proeven waarbij steengroepen met beperkte groottes zijn gebruikt, zijn uitgevoerd met snelheden van 0; 0,10; 0,22 en 0,40 m/s. Hierbij zijn 2 orieringen op de stroming aangehouden, de lengteas dwars op, en evenwijdig aan de stroming. Er is gewerkt met groepsgroottes van 50, 100, 150 en 200 stenen. Voor het vervolg van deze samenvatting wordt verwezen naar de samenvatting van het rapport (pdf)