Impact pressures and flow regimes in dense snow avalanches observed at the Vallée de la Sionne test site

Sovilla, Betty; Schaer, Mark; Kern, M.; Bartelt, Perry

doi:10.1029/2006jf000688

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“…Flows around obstacles and the force those granular flows are able to exert on the obstacle are important issues when applied to storage and conveying bulk solids [1] and also in geophysical flows [2][3][4]. Granular drag on objects was approached by the pioneering work of Wieghardt [5,6], who provided an early systematic experimental and analytical study of granular flows around immersed objects.…”

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confidence: 99%

Mean steady granular force on a wall overflowed by free-surface gravity-driven dense flows

Faug¹,

Beguin²,

Chanut³

2009

Phys. Rev. E

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We studied free-surface gravity-driven recirculating flows of cohesionless granular materials down a rough inclined plane and overflowing a wall normal to the incoming flow and to the bottom. We performed 2D spherical particle discrete element simulations using a linear damped spring law between particles with a Coulomb failure criterion. High-frequency force fluctuations were observed. This paper focuses on the mean steady force exerted by the flow on the obstacle versus the macroscopic inertial number of the incoming flow, where the inertial number measures the ratio between a macroscopic deformation timescale and an inertial timescale. A triangular stagnant zone is formed upstream of the obstacle and sharply increases the mean force at low incoming inertial numbers. A simple hydrodynamic model based on depth-averaged momentum conservation isproposed. This analytical model predicts the numerical data fairly well and allows us to quantify the different contributions to the mean force on the wall. Beyond this model, our study provides an example of the ability of simple hydrodynamic approaches to describe the macroscopic behavior of an assembly of discrete particles, not only in terms of kinematics, but also in terms of forces.

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Mean steady granular force on a wall overflowed by free-surface gravity-driven dense flows

Faug¹,

Beguin²,

Chanut³

2009

Phys. Rev. E

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“…Longtemps, la pratique courante en ingénierie à été d'utiliser les lois de l'hydrodynamique pour calculer la pression théorique en écoulement libre à partir de la masse volumique et de la vitesse de l'écoulement sans prendre en compte la rhéologie du matériau. Cependant, des mesures expérimentales convergentes sur des sites avalancheux documentés (Sovilla et al, 2007) et sur des expériences de laboratoires utilisant des matériaux granulaires sont récemment venus remettre en cause cette pratique. Il a en effet été montré que la pression en écoulement libre sous-estime la pression d'impact subie par un obstacle pour des écoulements caractérisés par des nombres de Froude faibles.…”

Section: Calcul De La Pressionunclassified

“…Ce travail de modélisation, déjà difficile dans une discipline comme l'hydrologie où le comportement du fluide est presque parfaitement connu (Merz et al, 2004), est une gageure dans le domaine des avalanches du fait des propriétés rhéologiques particulières de la neige et de la méconnaissance y afférent. Il a en effet déjà été mentionné que la pression d'impact restait difficile à quantifier à partir de la vitesse de l'écoulement (Sovilla et al, 2007). D'un point de vue plus « génie civil », le lien entre pression d'impact et dommages infligé à un matériau de construction donné (bois, maçonnerie, béton, … etc.)…”

Section: Quantification Des Dommagesunclassified

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Couplage données historiques - modélisation numérique pour la prédétermination des avalanches : une approche bayésienne

Eckert¹

2009

La Houille Blanche

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RemerciementsJusqu'à il y a peu, je me disais chaque fois que je voyais la page « remerciements » d'une thèse que c'était juste un élément du plan type au même titre que le sommaire ou le résumé. Mais maintenant que j'ai moi-même « souffert » pour produire quelque chose de personnel, je me rends compte que les remerciements à la fin d'une thèse, c'est beaucoup plus qu'un passage obligé. C'est une façon de rendre un peu aux autres ce qu'ils vous ont donné au cours de trois ans de travail, voire d'un cheminement encore plus long. J'ai donc moi aussi envie de dire ma gratitude sincère à tous ceux qui ont permis à ce travail d'aboutir, et tant pis si celui qui ouvrira ce manuscrit passe directement à la suite! Mes remerciements vont en premier lieu à Eric Parent qui a été successivement mon tuteur à l'ENGREF, puis celui qui m'a fait découvrir que la statistique, c'est autre chose que calculer des moyennes et des barres d'erreur, puis enfin un directeur de thèse lointain (près de 600 km) mais en même temps toujours proche. Merci Eric d'avoir pris le temps de donner à un ingénieur les clés pour comprendre la modélisation. Merci aussi de m'avoir fait rencontrer dans des endroits agréables (Londres, Megève, Niolon, etc.) toute une communauté de chercheurs compétents et sympathiques. Mes remerciements vont également à Mohamed Naaim et Didier Richard qui m'ont encadré tout au long de ce travail au sein de l'équipe ETNA du Cemagref. Ils m'ont fait découvrir les risques en montagne et les avalanches, m'ont intégré dans une équipe dynamique et m'ont considéré dès le départ comme un collaborateur sur lequel on pouvait compter, y compris pour une expertise. La transition est toute trouvée vers l'ensemble des équipes ETNA et MORSE. J'en remercie tous les membres pour ces années agréables, et en particulier pour l'ensemble des discussions enrichissantes que l'on a pu avoir ensemble ainsi que pour les moments de convivialité que l'on a partagé. Je pense en particulier aux personnels administratifs qui ont su me guider dans l'univers terrifiant pour le non initié des ordres de missions, états

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“…These findings should significantly aid the study of granular flow and its applications. (Tai et al, 2001;Sovilla et al, 2008;Faug et al, 2011). When a granular flow interacts with a retaining structure such as a retaining wall, a stagnant zone (deposition of granular material) and an inertial layer (flowing layer of granular material) coexist and influence the impact process (Faug et al, 2009;Jiang et al, 2015).…”

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Experimental investigation of dry granular flow impact via both normal and tangential force measurements

Jiang

Zhao

2015

Géotechnique Letters

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The study of granular flow is important for natural hazards such as avalanche and debris flow. In this context, granular flow impact against a retaining wall was investigated through the measurement of both normal and tangential sub-forces. The tangential sub-forces change from positive to negative with respect to the wall in the impact process, which can be classified into two impact states according to the development of the stagnant zone. In the process, interface friction between the granular material and the wall is calculated according to normal and tangential forces and defined as the equivalent interface friction angle, which is observed to vary, and is smaller than the value measured in interface friction tests. The absolute value of the equivalent interface friction angle decreases with slope angle. It was also observed that a reduction in the interface friction angle of the wall has a negligible influence on the impact force calculation, while a reduction in the interface friction angle of the flume base leads to a significant overestimation of the force. These findings should significantly aid the study of granular flow and its applications.

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Impact pressures and flow regimes in dense snow avalanches observed at the Vallée de la Sionne test site

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Mean steady granular force on a wall overflowed by free-surface gravity-driven dense flows

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Couplage données historiques - modélisation numérique pour la prédétermination des avalanches : une approche bayésienne

Experimental investigation of dry granular flow impact via both normal and tangential force measurements

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