Sedimentation et segregation dans les ecoulements de suspensions concentrees : approches experimentales et applications volcanologiques

par CAROLINE CHOUX

Thèse de doctorat en ?

Sous la direction de Timothy Druitt.

Soutenue en 2001

à Clermont-Ferrand 2 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les nappes ignimbritiques representent les produits volcaniques de plus grand volume, engendrees lors de l'effondrement d'une colonne eruptive. La mise en place de ces ignimbrites de grande extension n'a jamais ete observee. Elle est donc tres controversee. L'observation des depots et la modelisation numerique de l'ecoulement parental etaient, jusqu'a present, les deux principales contraintes sur lesquelles reposent les modeles actuels de mise en place de ces depots. Avec ce travail, nous apportons les resultats d'une approche experimentale du probleme. Des ecoulements gravitaires de suspensions, a concentration initiale volumique variable, ont ete generes dans un chenal hydraulique en milieu aqueux. Les suspensions sont constituees de particules a forte ou faible densite, fortement polydisperse (grande gamme de taille), et de distribution continue. La formation et la segregation des particules dans l'ecoulement et le depot, ainsi que la perturbation de l'equivalence hydrodynamique ont ete etudiees pour diverses concentrations (entre 0. 5 et 23%). La segregation des particules s'effectue dans l'ecoulement meme. Que l'ecoulement soit mono- ou bi-densite, la distribution de masse des particules les plus denses est insensible a la concentration. Ces particules ont un granoclassement normal, lateralement et verticalement. Dans le cas bidensite, les particules legeres generent un maximum dont la position dans le depot est fonction de la concentration. Cette segregation entre particules legeres et denses se developpe pour une densite initiale de fluide tres inferieure a la densite des particules legeres. A partir d'une certaine concentration, ces particules ont un granoclassement inverse. Cette sensibilite se traduit par une perturbation de l'equivalence hydraulique mesurable sur le depot et fonction de la concentration. Les resultats de ce travail, appliques aux ignimbrites de grandes extensions, indiquent que le systeme de transport serait principalement dilue. L'effet de la concentration dans des ecoulements en regime permanent a egalement ete explore, en etudiant la forme de leur depots et en montrant l'importance de la duree de l'ecoulement dans la phase de deposition.


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  • Détails : 216 p.
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