Plastring av nedstrøms skråning på fyllingsdammer. Prototyp- og modellforsøk.

Abstract

Formålet med oppgaven har vært å studere i hvilken grad utførte prototypforsøk av plastringsutførelse på nedstrøms side av fyllingsdammer lar seg gjenskape i modellforsøk. Dette omfatter både bruddlokasjon og kritisk vannføring. Repeterbarheten til denne type modelltester er forsøkt kartlagt, og ulike modelleffekter som kan ha virket inn er vurdert. Forsøk med den hensikt å studere styrken til kronevern og damtå er blitt utført, der stabiliserende og drivende krefter er identifisert.Det er utført et lite litteraturstudie innenfor erosjonsbeskyttelse for å få innblikk i hvilke metoder og formler som er benyttet, samt viktigste parametre som er av betydning for stabiliteten. Eksisterende internasjonal forskning er i all hovedsak er begrenset til dumpede masser, og på slakere skråningshelninger enn hva modelltestene i denne oppgaven tar for seg.Modellforsøkene ble utført i en 12 m lang, og 0.61 m bred testrenne i vassdragslaboratoriet ved NTNU. Det ble benyttet tre ulike steinfraksjoner med d50 lik 27, 35 og 41 mm. Testparametrene som ble variert var steinstørrelse, samt plastringssteinenes helningsvinkel i forhold til damskråningen. I tillegg ble damtå i enkelte tilfeller låst, for å frembringe brudd i kronevern. Fire forskjellige plastringsutførelser ble testet, likt som i fullskalaforsøkene. Dette var fritt lagt plastring, horisontal utleggelse, og plastringsstein med helningsvinkler på henholdsvis 63 og 71 grader i forhold til damskråningen. Alle forsøk ble gjennomført med skråningshelning lik 1:1.5. Testdammene ble utsatt for gradvis økende vannmengde før brudd oppstod, og første steins bevegelse, samt bruddvannføring ble registrert.Forsøkene viste at utførte modelltester overestimerte bruddvannføringen i prototyp når de oppskaleres til samme prototypstørrelse. Gjennomsnittlig økning i styrke varierte mellom 24 ? 51 %, avhengig av hvilke prototyptester det sammenlignes mot. Flere modelleffekter antas å virke inn, der særlig utformingen av friksjonsforholdet mellom bunn og tåstein virker svært avgjørende. Bruddene skjedde hovedsakelig i dammens randsoner, noe de tidligere prototypforsøkene også gjorde.Standardavviket for testene ble funnet å variere mellom 13 ? 20 %, avhengig av type plastringsutførelse. Gjennomsnittlig standardavvik på 15.8 % finnes da, uavhengig av utførelse. Repeterbarheten ved kronevernsbrudd var relativt god, mens det for tåsteinsbrudd registreres store variasjoner.Styrken til kronevernet øker med økende vinkel på kronesteinene. Stor overtopping måtte til før brudd oppstod. Kronevernet fikk lokal erosjon begrenset til topp av dam hvis plastringssteinene hadde fall inn mot damskråningen. Rask og fullstendig erosjon av hele, eller store deler av skråningsvernet, var opptredende ved horisontal orientering. Første steins bevegelse var som regel ikke kritisk for kronevernet, mens det for damtå førte til fullstendig brudd. Styrken til tåstein ble ikke tilstrekkelig kartlagt, da kronebrudd ofte inntraff før damtå ble ustabil ved gjeldende oppsett.