Avalanche mixte de neige sèche considérée comme un écoulement granulaire

Abstract

Extrait de documentProposed modelling deals with the avalanche flow since its beginning to its stop. An avalanche is divided into two parts. The lower layer, which is the most concentrated, behaves like a dense flow. According to shearing rate and volume concentration, its flow is described either by the frictional model of Mohr-Coulomb, or by an inertial model that is drawn from the kinetic theory of granular environments. This part of the model was ratified after calculating some experimental measures in reduced model at the Col du Lac Blanc. The outer layer has a low concentration. It reports the development of an aerosol. The flow is turbulent biphasic and energy dissipation is dominated by the interstitial flow turbulence. The formation and the development of the aerosol result from erosion at the edge of the dense layer in movement. This interface is analysed with the saltation theory. Mass flux that is taken is proportional with the difference between constraints, which are exerted by the aerosol, and the resistance against the pulling out of particles. A stocking model that is operating when the turbulence decreases completes erosion modelling.La modélisation proposée traite de l'écoulement de l'avalanche depuis son déclenchement jusqu'à son arrêt. L'avalanche est décomposée en deux couches. La couche inférieure, la plus concentrée, se comporte comme un écoulement dense : en fonction du taux de cisaillement et de la concentration volumique, l'écoulement est décrit soit par le modèle frictionnel de Mohr-Coulomb, soit par un modèle inertiel issu de la théorie cinétique des milieux granulaires. Cette partie du modèle a été validée sur des mesures expérimentales en modèle réduit réalisées au Col du Lac Blanc. La couche supérieure de faible concentration, rend compte du développement d'un aérosol ; l'écoulement y est turbulent diphasique et la dissipation d'énergie dominée par la turbulence du fluide interstitiel. La formation et le développement de l'aérosol résultent de l'érosion au sommet de la couche dense en mouvement. Cette interface est traitée par la théorie de la saltation. Le flux de masse prélevée est proportionnel à l'écart entre les contraintes exercées par l'aérosol et la résistance à l'arrachement des particules. Le modèle d'érosion est complété par un modèle de dépôt, qui opère lorsque la turbulence diminue. Ces deux modèles d'érosion et de dépôt ont été calibrés par des essais en soufflerie réalisés notamment à l'occasion des travaux de recherche conduits dans le domaine du transport de la neige par le vent. Enfin le modèle global bi-couches a été utilisé pour reproduire des évènements d'avalanches réelles