Direct determination of rheological characteristics of debris flow
Détermination directe des caractéristiques rhéologiques d'une lave torrentielle
Résumé
To predict debris flow characteristics it is necessary to determine the rheological properties of these mixtures. It is here suggested that such a mixture can be obtained by adding to clear water successively coarser particles derived from a sample of the debris flow material. At each addition different suspensions are obtained that can be considered as progressively coarser interstitial fluids of the complete mixture. These suspensions are easier to test and their rheological properties can thus be determined. The behavior of the complete material can then be inferred from these results. This procedure has been adopted for a debris flow which occurred on Moscardo Torrent (Friuli Region, North-Eastern Italy) in 1995. A wide range of rheometrical techniques have been used to determine the rheological characteristics: laboratory rheometer, inclined plane test, large-scale rheometer, field tests. The rheological parameters and behavior type of the complete material have been inferred from the yield stress-solid fraction curve and from the flow curve evolution. The behavior has been found to be mainly viscoplastic and representable by a Herschel-Bulkley model.
Pour prédire les caractéristiques des laves torrentielles, il est nécessaire de déterminer les propriétés rhéologiques de tels mélanges. Il est suggéré ici que ces mélanges peuvent être obtenus en ajoutant successivement à de l'eau claire des particules plus grosses issues d'un échantillon de matériau de lave torrentielle. A chaque ajout de particules, différentes suspensions sont obtenues qui peuvent être considérées comme des fluides interstitiels, progressivement plus grossiers, du mélange complet. Ces suspensions sont plus faciles à tester et leurs caractéristiques rhéologiques peuvent alors être déterminées. Le comportement du matériau complet peut être déduit de ces résultats. Cette procédure a été adoptée pour une lave torrentielle qui s'est produite sur le torrent Rio Moscardo (Région du Frioul, au nord-est de l'Italie) en 1995. Une large gamme de techniques rhéométriques a été mise en oeuvre pour déterminer les caractéristiques rhéologiques : rhéomètre de laboratoire, test du plan incliné, rhéomètre de grande taille, mesures de terrain. Les paramètres rhéologiques et le type de comportement du matériau complet ont été déduits de l'évolution de la courbe contrainte seuil en fonction de la fraction solide et du rhéogramme. Il a été établi que le comportement était essentiellement viscoplastique et représentable par un modèle de Hersqchel-Bulkley.