Experimental modelling of debris flow behaviour using a geotechnical centrifuge

Citation metadata

From: Canadian Geotechnical Journal(Vol. 47, Issue 7)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 13,569 words

Document controls

Main content

Abstract :

Physical modelling of debris flows has been carried out in the geotechnical drum centrifuge at ETH Zurich. A new apparatus to model debris flows in the centrifuge is described. The apparatus permits the final reach of a typical debris flow to be modelled within the centrifuge, with unconsolidated material flowing down a slope to deposit as a fan around the drum. Experiments are described for both fixed base conditions and erodible bases. Tests to examine the verification (modelling) of models show that debris flow behaviour is governed mainly by friction and consolidation processes, although some resolution is required between flow behaviour downslope and flow arrest during runout. The results are compared with bulk parameters determined for field-scale debris flows. It is found that some important flow mechanisms, such as contact-dominated behaviour and high pore pressures, are developed that are closer to those developed at field-scale than tests conducted at 1g. Velocity profiles for erodible beds are compared with a semi- empirical expression derived for experimental debris flows at 1g. Normalized velocity profiles are found to be in agreement; however, absolute velocities differ from those predicted. Scaling, the limitations of the apparatus, and potential for future work are discussed. Key words: Debris flow, physical modelling, centrifuge, erosion. Une modelisation physique des ecoulements de debris a ete effectuee avec une centrifuge geotechnique a baril a ETH Zurich. Un nouvel appareil servant a modeliser les ecoulements de debris dans la centrifuge est decrit. Cet appareil permet de modeliser a l'aide de la centrifuge l'etendue finale d'un ecoulement de debris typique. en considerant l'ecoulement de materiaux non consolides descendant d'une pente et se deposant en eventail autour du baril. Des experiences sont decrites pour des conditions avec la base fixe et avec la base erodable. Les essais effectues dans le but de valider les modeles ont demontre que le comportement des ecoulements de debris est gere principa]ement par la friction et les processus de consolidation, malgre qu'il manque certaines informations entre le comportement de l'ecoulement en deseente de pente et l'arrel de l'ecoulement. Les resultais sont compares aux parametres globaux determines pour des ecoulements de debris a l'echelle reelle. II a ete observe que des mecanismes importants d'ecoulements sont developpes, tels les comportements domines par le contact et les pressions interstitielles elevees; ceux-ci etani plus pres de ceux developpes a l'echelle du terrain de ceux developpes durant les essais a 1g. Les profils de vitesse pour des lits erodables sont compares a une expression semi-empirique derivee pour des ecoulements de debris experimentaux a 1g. Les profils de vitesse normalizes concordent, cependant les vitesses absolues different de celles predites. Une discussion est presentee portant sur les effets echelle, les limites de l'appareil et les possibilites de travaux futurs. Mots-cles : ecoulement de debris, modelisation physique, centrifuge, erosion. [Traduit par la Redaction]

Source Citation

Source Citation   

Gale Document Number: GALE|A231994757