Dynamique des avalanches

• Auteur / Autrice : Adrian Daerr
• Direction : Stéphane Douady
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Un milieu granulaire peut rester au repos meme avec une surface libre inclinee, et il ne se met spontanement en mouvement qu'au dessus d'un angle critique. Il apparait alors un ecoulement de surface dont l'amplitude et la dynamique sont regies par la mobilisation et le depot de grains. Malgre son importance pratique, la dynamique de cette transition demeure largement inconnue. Le manuscrit presente une etude experimentale de ce probleme dans deux geometries d'ecoulements granulaires differentes. Dans la premiere experience, l'equilibre d'une couche de sable sur un plan rugueux est rendu metastable : apres avoir augmente l'inclinaison du plan, une perturbation locale declenche une avalanche. La mesure du seuil de declenchement montre que la transition entre equilibre statique et ecoulement est sous-critique. La forme et la dynamique des avalanches resultent d'un echange permanent de matiere avec la couche statique, mobilisant a l'avant et deposant des grains a l'arriere. De maniere surprenante, une saturation de l'amplitude est observee, qui peut etre attribuee a la presence du fond solide. Nous avons aussi montre l'existence de deux types d'avalanches, l'un ou la couche n'est mobilisee qu'en aval du point de declenchement et laissant une trace triangulaire, et l'autre ou l'ecoulement envahit tout le plan par un front de remontee. La deuxieme experience consiste a etudier l'ecoulement transitoire a la formation d'un talus. Nous avons observe l'influence preponderante de la preparation sur l'ecoulement. Deux effets sont mis en evidence, l'un associe a la densite et l'autre a la texture anisotrope acquise pendant le remplissage. Dans la derniere partie, nous discutons de la validite des modeles existants pour decrire les avalanches sur le plan incline. En guise de conclusion, nous developpons un modele continu decrivant des ecoulements de surface et prenant appui sur les resultats experimentaux presentes.