An Experimental Study on the Stability of Breakwater Head by the Wave Directional Effects

입사파의 방향성효과에 의한 방파제 제두부의 안정성에 관한 실험적 연구

The aim of this study is to check the application criteria of the conventional techniques and clarify the effects of breaker depth, seabed conditions on the stability in relation to the effects of uncertainty of storm duration and directional irregular waves. The typical damage modes were divided by the direct wave force on the armor unit and by the local scouring around the toe of a breakwater head by the model experiments. The destruction modes are defined, and some criteria on the damage modes and scouring/deposition at the toe of a breakwater head in relating the wave-bottom-structural conditions can be checked using the multi-directonal irregular wave generator system. According to the results, it is emphasized that the 3-D effects on the stability should be analyzed in the design of multi-purpose/function coastal structures in consideration of the evaluation of spatial variation of damage modes and hydraulic characteristics as well as the wave distribution along the structures.

본 연구에서는 입사파의 방향성효과에 의한 방파제 제두부의 파괴모드 중 파력에 의한 사면상의 피복석 (블럭)의 파괴와 기초부 세굴에 의한 파괴의 특성을 시$\cdot$공간적으로 해석하였다. 본 연 구의 각 단계별로 얻어진 중요한 결과를 정리하면 아래와 같다. 안정성에 미치는 외력인자로서 생각되는 surf similarity parameter ${\xi}_{1/3}$와 상대파고 $H_{1/3}/h_t$,를 변화시켜 방파제 제두부에서 얻어진 파괴율 $1\%$ 이하의 초기파괴한계와 $N_{s1/3}-{\xi}_{1/3}$의 초기파괴한계로부터 직각 입사하는 경우가 피해를 많이 받는 전형적인 결과를 얻었다. 사면상의 쇄파는 제두부의 안정성에 가장 큰 영향을 주었으며, 쇄파는 유속장과 더불어 제두부 중앙부 사면상의 피복석을 파괴하는 주된 외력인자인 것으로 확인되었다. 제두부의 파괴을은 전면영역에서 중복파영역의 영향을 많이 받고, 배후면에서 파고의 영향을 많이 받았다. 기초부 세굴에 의한 파괴는 장시간의 정상흐름에 의해 일어났다. 기초부 세굴은 파랑에 의해 발달된 전면의정상파 영역의 수평류가 강한 절점 부근과 제두부에서 발생하는 정상와동류의 흐름이 강한 곳에서 발달하였다 이는 입사방향에 따라 변하며, 정상와동류의 세굴이 구조물을 연행하여 일어나는 것을 세굴깊이의 시간적 변동특성으로부터 알 수 있었다.