Карпенко H.I.
Рельєф морських берегів

Механічна абразія. Явище кавітації

Механічна абразія

Механічна абразія здійснюється безпосередньо гідродинамічним впливом води. Розрізняють абразійну дію хвиль і прибійного потоку та абразійну дію уламкового матеріалу в береговій зоні.
Абразійна дія хвиль і прибійного потоку. Найбільше значення безпосередній гідродинамічний вплив води, що рухається, має за руйнування пухких або слабозцементованих порід. При впливі на інші (сильнозцементовані осадові або кристалічні) породи важливе значення має лише швидкий рух водної маси та текстурні особливості породи, а саме – її тріщинуватість. На думку деяких дослідників, що також частково було підтверджено й експериментальними дослідженнями, головною причиною руйнувань, що виникають унаслідок удару прибійного потоку, є пневматичний ефект – миттєва компресія і декомпресія повітря в тріщинах і порожнинах породи.
Експериментальні вимірювання тиску хвиль, виконані у природних і лабораторних умовах, засвідчили, що тиск хвилі переважно складається із ударного тиску, який інколи називають піком (максимальні значення удару), і навалу водної маси. Ударний тиск характеризується дуже коротким періодом дії (декілька мілісекунд) і найбільшим абсолютним значенням. Навал водної маси продовжується суттєво більший відрізок часу і слугує ніби основою, над якою вибудовується пік ударного тиску. Спостереження Г.О. Саф’янова (1996) засвідчили, що тільки деякі хвилі зумовлюють виникнення ударного тиску. Наприклад, максимальні значення горизонтального тиску трохи вище спокійного рівня води становили 69 т/м2 (6,9 кг/см2) за висоти хвиль 1,5-2,5 м і довжини 40-45 м. Отже, такий спосіб абразійної дії хвиль може бути досить суттєвим за наявності тріщинуватості порід, однак для більшості зцементованих осадових порід, а також метаморфічних і вулканічних дія такого руйнування незначна.
За високих швидкостей руху води в пограничному шарі виникає явище кавітації, тобто руйнування суцільності рухомої води. Кавітація також має руйнуючий вплив і на породи, які утворюють берег або підводний береговий схил. Це зумовлено високим імпульсивним тиском, який впливає на поверхню твердого тіла за появи в рідині кавітаційних порожнин – бульбашок. Безпосередній гідродинамічний вплив водного потоку і кавітаційний ефект для отримання морфологічного ефекту за впливу на тверде (несипуче) тіло потребує надзвичайно високих значень швидкостей рухомого потоку. Дослідницькі розрахунки засвідчили, що для нормального атмосферного тиску при 0° для початку явища кавітації необхідні швидкості в 14-16 м/с. Такі швидкості руху води можливі. Проте таке явище кавітації характерне лише для деяких специфічних умов крутих абразійних берегів, складених міцними породами. Зазначимо, що вертикальні швидкості руху води при руйнуванні хвиль біля вертикальних стінок гідротехнічних споруд чи біля крутих абразійних берегів на порядок величини вищі від горизонтальних швидкостей руху води.

Кавітація (cavitation, від лат. cavitas – пустота) – утворення всередині рідини порожнин, заповнених газом, парою або їхньою сумішшю (кавітаційних бульбашок), тобто порушення суцільності рідини, залежно від складу холодоагенту та термодинамічних умов температури і тиску. Може відбуватися при збільшенні швидкості рідини (гідродинамічна кавітація). Кавітаційна бульбашка, рухаючись з потоком рідини, створює ударну хвилю, що спричинює вібрацію і руйнування поверхні.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом