Veine de laboratoire pour les écoulements de débris
Le
laboratoire du
WSL offre la possibilité d'étudier les écoulements de débris à petite
échelle. Ceci
permet aux scientifiques d'étudier, par exemple, le comportement de
l'écoulement pour différents matériaux naturels, d'observer l'impact des
écoulements
de débris, d'explorer le processus d'érosion et de tester des
instruments avant
de les utiliser sur le terrain. L'instrumentation à petite échelle, par
exemple
les lasers et sondes de pression interstitielle de l'eau, ainsi que
l'infrastructure à grande échelle, notamment un pont roulant et des
pompes
puissantes, facilitent les travaux dans le laboratoire. La veine est
également
utilisée pour présenter les processus d'écoulement des débris aux
visiteurs.
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Le chenal comporte deux parties. La vague de la lave
torrentielle est déclenchée dans la section supérieure (3 m de long),
composée
d’un réservoir où le matériau est initialement stocké et d’un segment
d’accélération. C’est à son extrémité que commence le véritable canal de
mesure
de cinq mètres de long. Sa largeur est d’à peine 80 cm. Il est structuré
de
façon à permettre l’écoulement du lit tridimensionnel d’un torrent, ou
encore
l’encastrement d’un canal plus étroit de 30 cm de large. Ce dernier
permet
uniquement des essais bidimensionnels (lit de torrent aplani et parois
latérales lisses). Il est possible d’incliner les deux sections
indépendamment
l’une de l’autre par paliers de 5%, la fourchette de la pente allant de 0
à 55
%.
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Processus des
écoulements de débris et dangers
Les écoulements
de débris sont des mouvements de masses avec le même type de
comportement que
les glissements de terrain et les crues. Ils se produisent souvent après
des
précipitations intenses ou des ruptures de barrage, et descendent en
général la
vallée sous la forme d'une série de vagues ou variations de niveau
successives.
Le processus d'écoulement dépend de l'interaction des phases solides et
liquides, ainsi que des propriétés du mélange de sédiments, notamment la
distribution
de granulométrie et la présence et quantité d'argiles et de limons dans
les
sédiments. Certains écoulements de débris semblent avoir un front sec
riche en
blocs, et descendent rapidement sur leur parcours en détruisant tout sur
leur
passage, les autres écoulements de débris se déplacent plus lentement et
s'écoulent autour des petits objets situés sur leur parcours. Parfois,
on
trouve des traces des deux types pour le même écoulement sur le terrain.
Quoi qu'il
en soit, les écoulements de débris peuvent provoquer des dommages
significatifs, voire des victimes.
Le projet « écoulement
de débris », un exemple d'utilisation de la veine
Au sein d'un
projet de recherche financé par le conseil de l’ETH, les scientifiques
du WSL
examinent l'impact érosif des écoulements de débris dans la veine de
laboratoire. L'accent a été mis sur la variété courante présentant de
nombreux blocs,
et des sédiments naturels prélevés sur des écoulements de débris récents
ont
été utilisés pour les expériences. L'érosion du lit de la veine a été
également
étudiée en y plaçant des débris de matériaux dans des conditions proches
à
celles que l'on pourrait rencontrer sur le terrain. Environ 170
expériences ont
été effectuées et les processus ont été étudiés en faisant varier
systématiquement les propriétés du mélange de sédiments, notamment son
contenu
en eau. Avant et après chaque expérience, la topographie de la veine a
été
mesurée pour déterminer son érosion.
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un débris descendant la
veine
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un dépôt amené par un
écoulement de débris
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Pour plus
d'informations
Les expériences
décrites ci-dessus ont été effectuées par D. Weber dans le cadre de sa
thèse de doctorat. Le résumé de cette thèse (en allemand) (Abstract PDF, 208 KB) est disponible en
ligne (lien vers la bibliothèque électronique de l'ETH) et un nombre
limité
d'exemplaires papier est disponible. Des expériences récentes sur
l'impact des
écoulements de débris sont également décrites dans une thèse de l'ETH effectuée
par Corinna Wendeler (2008).
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