Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự phát sinh và phát triển của khí thực cũng như sự phức tạp của chính hiện tượng này đã dẫn đến những cách giải thích khác nhau về bản chất vật lý và động lực của quá trình này. Từ trước đến nay đã có nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đến vấn đề này như Relei, Knapp, Parsons, Cook, Ackeret, Hill, Thiruvengadam, Hammit, Edel…(Hoa Kỳ), Shalniev, Pernik, Côdưrev, Rôzanôv, Vorobjôv, Carteliev…(Nga),…
Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra tồn tại một số yếu tố có khả năng gây nên khí thực như tác động cơ học, ăn mòn, điện hóa học và tác dụng nhiệt. Trị số tương ứng của các yếu tố này thường khác nhau đối với các vật liệu và chất lỏng khác nhau.
a) Tác dụng cơ học:
Như phần trên đã chỉ ra, khi các bọt khí bị tiêu biến dồn dập gần thành rắn thì sẽ tạo ra một lực xung kích lớn và lặp lại nhiều lần tác dụng lên thành rắn, kích thích quá trình mỏi của vật liệu dẫn đến phá hoại chúng. Phần nhiều các nhà nghiên cứu cho rằng tác động cơ học đóng vai trò chủ yếu trong quá trình khí thực. Ngoài ra, trong một số tài liệu cũng cho rằng xâm thực có thể do các tia siêu nhỏ phát sinh khi tiêu biến bọt khí ở gần thành rắn.
b) Tác dụng ăn mòn:
Các thí nghiệm của Viler, Presset, Ellis… đã xác nhận rằng sự ăn mòn hóa học có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình xâm thực vật liệu. Một cách tự nhiên là khí thực và ăn mòn hóa học có vai trò xúc tác, gia cường lẫn nhau làm cho quá trình phá hủy vật liệu diễn ra mạnh hơn. Tuy nhiên, lý thuyết về ăn mòn hóa học không giải thích được tất cả các hiện tượng đã xảy ra. Chẳng hạn, trong nhiều thí nghiệm, các vật liệu bị phá hủy có tính trơ về hóa học đối với chất lỏng chảy bao quanh nó.
c) Hiệu ứng điện hóa học:
Trong một số thí nghiệm, người ta nhận thấy miền khí thực có phát sáng. Trên cơ sở này, một số nhà nghiên cứu cho rằng đó là do hiệu ứng điện. Petrachhi cho rằng khí thực là sự ăn mòn điện hóa học gây nên bởi dòng điện ở trong vật liệu bị phá hoại. Dẫn chứng là trong môi trường có hoạt tính cao, khí thực có thể yếu đi đáng kể do áp dụng lớp bảo vệ âm cực. Tuy nhiên, một cơ chế như vậy nếu có tồn tại thì chắc chắn cũng không đóng một vai trò to lớn trong quá trình xâm thực vật liệu. Ví dụ, khí thực có thể dễ dàng phá hoại bêtông, khi mà loại vật liệu này có khả năng dẫn điện rất yếu.
d) Hiệu ứng nhiệt:
Liên quan tới vấn đề phát sáng, một số nhà nghiên cứu (như Hicling, Jarman) cho rằng nếu sự tiêu biến các bọt khí có chứa một lượng đáng kể các chất khí thì nhiệt độ của chúng ở cuối quá trình sẽ tăng lên rất cao, do đó các khí nóng tiếp xúc với bề mặt vật liệu sẽ đốt nóng nó đến điểm nóng chảy hoặc chí ít cũng đến nhiệt độ mà độ bền của vật liệu bị giảm dẫn tới phá hoại chúng.
Tuy nhiên, không có một cơ sở thực nghiệm nào chứng minh được rằng sự nén đoạn nhiệt của các bọt khí lại có thể làm tăng cao nhiệt độ đến mức làm nóng chảy được các vật liệu như bêtông, đá…, mà chính các vật liệu này lại bị xâm thực trong điều kiện lưu tốc chảy bao không lớn lắm.
Xem xét tất cả các cơ cấu khác nhau đã được biết về sự phá hủy các thành rắn do khí thực đã cho phép kết luận rằng tác động cơ học là cơ bản nhất trong quá trình này.
2.2. Kiểm tra khả năng khí hóa tại các mố tiêu năng.
2.2.1. Công thức chung:
Hiện tượng khí hóa trong dòng chảy sẽ xảy ra khi thỏa mãn điều kiện (2-6):
K ≤ Kpg
Trong đó:
− Kpg: là hệ số khí hóa phân giới, phụ thuộc vào đặc trưng hình học của vật chảy bao.
− K: hệ số khí hóa thực tế, xác định theo công thức (2-5): g V H H K ĐT pg ĐT 2 2 − =
− HĐT: cột nước áp lực toàn phần đặc trưng; HĐT = Ha + h.
− Ha: Cột nước áp lực khí trời, phụ thuộc vào cao độ điểm tính toán (xác định theo Bảng 2-2).
− h: Chiều dày lớp nước trên đỉnh mố, tường tiêu năng, xác định theo tính toán thủy lực.
− Hpg: Cột nước áp lực hóa hơi, phụ thuộc vào nhiệt độ (xem Bảng 2-1). − VĐT: lưu tốc đặc trưng của dòng chảy tại bộ phận công trình đang xét, với
các thiết bị tiêu năng đặt trong bể, có thể lấy gần đúng VĐT = Vc, với Vc
là lưu tốc trung bình tại mặt cắt co hẹp. − g: gia tốc trọng trường.
2.2.2. Trị số Kpg của các mố, tường tiêu năng:
Hình dạng, bố trí của các dạng mố, tường tiêu năng thường dùng và trị số Kpg
của chúng được xác định từ các thí nghiệm mô hình, kết quả được nêu trong [7] cụ thể như sau: