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Experimental analysis of the impact of dry avalanches on structures and implication for debris flows / Zanuttigh, Barbara in Journal of hydraulic research, Vol. 44 N°4 (2006) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 44 N°4 (2006) . - 522-534 p. Titre : Experimental analysis of the impact of dry avalanches on structures and implication for debris flows Titre original : Analyse expérimental de l'impact des avalanches sèche sur structures et implication pour laves torrentielles Type de document : texte imprimé Auteurs : Zanuttigh, Barbara, Auteur ; Lamberti, Alberto, Auteur Article en page(s) : 522-534 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Impact  Force  Avalanche  Debris  Experiments  Impact  Force  Avalanche  Débris  Expériences Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Objectives of this work are to experimentally analyse the dynamic impact of dry avalanches on structures and to examine the possibility of extending the results to debris flows; to identify structure efficiency in terms of extension and shape of the deposition area; to numerically validate the adequacy of shallow-water equations in reproducing the impact process and the maximum force on the obstacle; finally to propose an analytical expression for estimating the design force. Experiments were carried out on two dry sandy mixtures flowing down a steep chute and impacting on obstacles of different shape that reproduce check-dams, filter-dams, “houses” and flow-breakers. Effects of mixture composition, obstacle shape and orientation— with respect to mean flow direction—on force values and deposit extension were examined, showing that only check-dams can significantly reduce the kinetic energy and retain the flowing material. Numerical simulations were performed with a 1D code, based on shallow-water equations and the weighted average flux method, to represent forces on an infinite high obstacle (i.e., a wall) in time. Promising results allowed the use of a simple expression directly derived from momentum balance to compute the force exerted by the flow on the structure for given upstream flow depth and velocity. Limitations of the experiments in reproducing impact on defence works in real events are highlighted and suggestions for improving structural design are drawn. Les objectifs de ce travail sont d'analyser expérimentalement l'impact dynamique des avalanches sèches sur des structures et examiner la possibilité de prolonger les résultats aux débris coule ; pour identifier l'efficacité de structure en termes de prolongation et la forme du secteur de dépôt ; pour valider numériquement l'adéquation des équations de la peu profond-eau en reproduisant le processus d'impact et la force maximum sur l'obstacle ; proposer finalement une expression analytique pour estimer la force de conception. Des expériences ont été effectuées sur deux mélanges arénacés secs coulant en bas d'un descendeur raide et effectuant sur les obstacles de la forme différente qui reproduisent des vérifier-barrages, des filtre-barrages, des « maisons » et des couler-briseurs. Des effets de composition de mélange, la forme d'obstacle et l'orientation en ce qui concerne l'écoulement moyen direction-sur des valeurs de force et la prolongation de dépôt ont été examinés, prouvant que seulement les vérifier-barrages peuvent de manière significative réduire l'énergie cinétique et maintenir le matériel débordant. Des simulations numériques ont été effectuées avec un code 1D, basé sur des équations de la peu profond-eau et la méthode moyenne pesée de flux, pour représenter des forces sur un obstacle élevé infini (c a d., un mur) à temps. Les résultats prometteurs ont permis l'utilisation d'une expression simple directement dérivée de l'équilibre d'élan pour calculer la force exercée par l'écoulement sur la structure pour le tirant et la vitesse d'eau ascendants donnés. Des limitations des expériences dans l'impact se reproduisant sur des travaux de la défense dans de vrais événements sont accentuées et des suggestions pour améliorer la conception structurale sont dessinées. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Avalanches En ligne : barbara.zanuttigh@mail.ing.unibo.it [article] Experimental analysis of the impact of dry avalanches on structures and implication for debris flows = Analyse expérimental de l'impact des avalanches sèche sur structures et implication pour laves torrentielles [texte imprimé] / Zanuttigh, Barbara, Auteur ; Lamberti, Alberto, Auteur . - 522-534 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 44 N°4 (2006) . - 522-534 p. Mots-clés : Impact  Force  Avalanche  Debris  Experiments  Impact  Force  Avalanche  Débris  Expériences Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Objectives of this work are to experimentally analyse the dynamic impact of dry avalanches on structures and to examine the possibility of extending the results to debris flows; to identify structure efficiency in terms of extension and shape of the deposition area; to numerically validate the adequacy of shallow-water equations in reproducing the impact process and the maximum force on the obstacle; finally to propose an analytical expression for estimating the design force. Experiments were carried out on two dry sandy mixtures flowing down a steep chute and impacting on obstacles of different shape that reproduce check-dams, filter-dams, “houses” and flow-breakers. Effects of mixture composition, obstacle shape and orientation— with respect to mean flow direction—on force values and deposit extension were examined, showing that only check-dams can significantly reduce the kinetic energy and retain the flowing material. Numerical simulations were performed with a 1D code, based on shallow-water equations and the weighted average flux method, to represent forces on an infinite high obstacle (i.e., a wall) in time. Promising results allowed the use of a simple expression directly derived from momentum balance to compute the force exerted by the flow on the structure for given upstream flow depth and velocity. Limitations of the experiments in reproducing impact on defence works in real events are highlighted and suggestions for improving structural design are drawn. Les objectifs de ce travail sont d'analyser expérimentalement l'impact dynamique des avalanches sèches sur des structures et examiner la possibilité de prolonger les résultats aux débris coule ; pour identifier l'efficacité de structure en termes de prolongation et la forme du secteur de dépôt ; pour valider numériquement l'adéquation des équations de la peu profond-eau en reproduisant le processus d'impact et la force maximum sur l'obstacle ; proposer finalement une expression analytique pour estimer la force de conception. Des expériences ont été effectuées sur deux mélanges arénacés secs coulant en bas d'un descendeur raide et effectuant sur les obstacles de la forme différente qui reproduisent des vérifier-barrages, des filtre-barrages, des « maisons » et des couler-briseurs. Des effets de composition de mélange, la forme d'obstacle et l'orientation en ce qui concerne l'écoulement moyen direction-sur des valeurs de force et la prolongation de dépôt ont été examinés, prouvant que seulement les vérifier-barrages peuvent de manière significative réduire l'énergie cinétique et maintenir le matériel débordant. Des simulations numériques ont été effectuées avec un code 1D, basé sur des équations de la peu profond-eau et la méthode moyenne pesée de flux, pour représenter des forces sur un obstacle élevé infini (c a d., un mur) à temps. Les résultats prometteurs ont permis l'utilisation d'une expression simple directement dérivée de l'équilibre d'élan pour calculer la force exercée par l'écoulement sur la structure pour le tirant et la vitesse d'eau ascendants donnés. Des limitations des expériences dans l'impact se reproduisant sur des travaux de la défense dans de vrais événements sont accentuées et des suggestions pour améliorer la conception structurale sont dessinées. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Avalanches En ligne : barbara.zanuttigh@mail.ing.unibo.it

Experimental analysis of the segregation of dry avalanches and implications for debris flows / Zanuttigh, Barbara in Journal of hydraulic research, Vol. 44 N°6 (2006) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 44 N°6 (2006) . - 796-806 p. Titre : Experimental analysis of the segregation of dry avalanches and implications for debris flows Titre original : Analyse expérimentale de la ségrégation des avalanges sèches et implications pour des écoulements de débris Type de document : texte imprimé Auteurs : Zanuttigh, Barbara, Auteur ; Di Paolo, Alice, Auteur Article en page(s) : 796-806 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Segregation  Avalanche  Debris  Experiments  Ségrégation  Avalanche  Expériences  Débris Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The objectives of this contribution are to analyse and quantify the segregation process of dry granular avalanches, both parallel and perpendicular to the flow. Experiments were carried out using two dry granular mixtures, a steep chute of variable length and a collecting bin divided by transversal and longitudinal sectors, in which the flowing material falls down at the chute outlet. The free-falling of the flow in the segregator bin, the filling in time of the bin itself, the grain-size composition of the bin content with varying the distance from the chute outlet and axis are examined by image analysis and by sieving each bin cell. Segregation is very effective and rapid along flow direction whereas appears to be substantially negligible perpendicularly to the flow. The rapidity of flow segregation can be directly related to flow depth, whereas effects of mixture grain-size composition seems not appreciable. The longitudinal grain-size composition profile in time is reconstructed, showing coarser particles concentrated at the flow front and on the flow surface and fine fractions prevailing at the tail and at the bottom. Possible extension of these results to debris flows are discussed considering scale problems and comparing the results with other available experimental works and with field observations of natural events. Les buts de cette étude sont l'analyse et la quantification de la ségrégation des avalanches granulaires sèches, parallèle et perpendiculaire à l'écoulement. Des expériences ont été effectuées en utilisant deux mélanges granulaires secs, un descendeur raide de longueur variable et un casier de rassemblement divisé par les secteurs transversaux et longitudinaux, dans lesquels le matériel débordant tombe vers le bas à la sortie de descendeur. Tomber libre de l'écoulement dans le casier de segregator, le remplissage en temps de casier lui-même, la composition de taille de grain du contenu de casier avec changer la distance de la sortie de descendeur et l'axe sont examinés par analyse d'image et en tamisant chaque cellule de casier. La ségrégation est très efficace et rapide le long du sens d'écoulement tandis que semble être essentiellement négligeable perpendiculairement à l'écoulement. La rapidité de la ségrégation d'écoulement peut être directement liée au tirant d'eau, tandis que les effets de composition de taille de grain de mélange semble non appréciable. Le profil longitudinal de composition en taille de grain à temps est reconstruit, montrant des particules plus grosses concentrées à l'avant d'écoulement et sur la surface d'écoulement et les fractions fines régnant à la queue et au fond. La prolongation possible de ces résultats aux écoulements de débris sont discutées considérant des problèmes de balance et comparant les résultats à d'autres travaux expérimentaux disponibles et aux observations de champ des événements naturels. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ségrégation En ligne : barbara.zanuttigh@mail.ing.unibo.it [article] Experimental analysis of the segregation of dry avalanches and implications for debris flows = Analyse expérimentale de la ségrégation des avalanges sèches et implications pour des écoulements de débris [texte imprimé] / Zanuttigh, Barbara, Auteur ; Di Paolo, Alice, Auteur . - 796-806 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 44 N°6 (2006) . - 796-806 p. Mots-clés : Segregation  Avalanche  Debris  Experiments  Ségrégation  Avalanche  Expériences  Débris Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The objectives of this contribution are to analyse and quantify the segregation process of dry granular avalanches, both parallel and perpendicular to the flow. Experiments were carried out using two dry granular mixtures, a steep chute of variable length and a collecting bin divided by transversal and longitudinal sectors, in which the flowing material falls down at the chute outlet. The free-falling of the flow in the segregator bin, the filling in time of the bin itself, the grain-size composition of the bin content with varying the distance from the chute outlet and axis are examined by image analysis and by sieving each bin cell. Segregation is very effective and rapid along flow direction whereas appears to be substantially negligible perpendicularly to the flow. The rapidity of flow segregation can be directly related to flow depth, whereas effects of mixture grain-size composition seems not appreciable. The longitudinal grain-size composition profile in time is reconstructed, showing coarser particles concentrated at the flow front and on the flow surface and fine fractions prevailing at the tail and at the bottom. Possible extension of these results to debris flows are discussed considering scale problems and comparing the results with other available experimental works and with field observations of natural events. Les buts de cette étude sont l'analyse et la quantification de la ségrégation des avalanches granulaires sèches, parallèle et perpendiculaire à l'écoulement. Des expériences ont été effectuées en utilisant deux mélanges granulaires secs, un descendeur raide de longueur variable et un casier de rassemblement divisé par les secteurs transversaux et longitudinaux, dans lesquels le matériel débordant tombe vers le bas à la sortie de descendeur. Tomber libre de l'écoulement dans le casier de segregator, le remplissage en temps de casier lui-même, la composition de taille de grain du contenu de casier avec changer la distance de la sortie de descendeur et l'axe sont examinés par analyse d'image et en tamisant chaque cellule de casier. La ségrégation est très efficace et rapide le long du sens d'écoulement tandis que semble être essentiellement négligeable perpendiculairement à l'écoulement. La rapidité de la ségrégation d'écoulement peut être directement liée au tirant d'eau, tandis que les effets de composition de taille de grain de mélange semble non appréciable. Le profil longitudinal de composition en taille de grain à temps est reconstruit, montrant des particules plus grosses concentrées à l'avant d'écoulement et sur la surface d'écoulement et les fractions fines régnant à la queue et au fond. La prolongation possible de ces résultats aux écoulements de débris sont discutées considérant des problèmes de balance et comparant les résultats à d'autres travaux expérimentaux disponibles et aux observations de champ des événements naturels. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ségrégation En ligne : barbara.zanuttigh@mail.ing.unibo.it