BI-PLAN GRANULAIRE

L’étude de la dynamique des avalanches (neige, glace, rochers) sur un site instrumenté se heurte à des difficultés (complexité et variabilité des géomatériaux, caractère incontrôlable et destructeur de l’avalanche), ce qui rend l’expérimentation et la mesure systématiques délicates sur le terrain. L’étude in situ est donc complétée par de la modélisation physique en laboratoire sur modèles réduits qui s’appuie notamment sur l’analogie avec les écoulements granulaires pour lesquels les contacts entre grains sont dominés par le frottement et les collisions.

Objectifs scientifiques

Le dispositif bi-plan granulaire est dédié à l’étude de la dynamique des écoulements granulaires dans les régimes fortement non-uniformes et/ou transitoires, notamment lorsque ces écoulements interagissent avec des obstacles de formes et de dimensions variées. Les tests de laboratoire sont complétés par des simulations numériques discrètes donnant accès à des grandeurs internes difficilement mesurables sur le modèle réduit.

Ces travaux de recherche visent à comprendre et à modéliser les différents mécanismes en jeu : zones mortes, ressauts, jet granulaires. Ces recherches visent à contribuer à l’amélioration des méthodes (i) de dimensionnement des structures (bâtiments, ouvrages de protection) soumises aux avalanches et (ii) d’estimation du risque résiduel en aval des ouvrages de protection.

Dispositif expérimental

Un bi-plan incliné principal permet d’étudier la dynamique des avalanches granulaires et leur interaction avec des obstacles. Un plan incliné amont a une longueur de 2 m et supporte un canal simulant la zone d’écoulement. Le plan incliné aval d’une longueur de 2 m et d’une largeur de 1 m simule la zone d’arrêt. L’inclinaison des deux plans est variable et l’écoulement granulaire est généré par le lâché d’un volume de matériau stocké dans un réservoir amont. Des mesures de dynamique de l’écoulement (basées sur des techniques de projection de franges ou de nappes laser par exemple) et de pression sur des obstacles, à des fréquences d’acquisition élevées, ont été développées sur ce modèle réduit.

Un second bi-plan granulaire a été spécifiquement conçu pour simuler les avalanches en interaction avec le paravalanche de Taconnaz, dans le cadre de travaux d’expertise sur l’amélioration du paravalanche.

Un petit canal incliné qui permet de générer des ressauts granulaires stationnaires ou mobiles et de les étudier plus finement vient compléter ces deux dispositifs de bi-plans granulaires.

Bi-plan granulaire : formation d’un ressaut et d’un jet granulaire lors de l’interaction d’un écoulement granulaire avec un obstacle étroit. Photo H. Raguet
Avalanche granulaire sur le modèle réduit du paravalanche de Taconnaz. Photo H. Raguet
Image d’un ressaut granulaire formé dans un écoulement granulaire en pente (prise de vue latérale)

Pour en savoir plus

• European guidelines for avalanche protection dams

Collaborations

• Université de Sydney (Australie)
• L-3SR, Grenoble (France)
• LOMA, Univ. Bordeaux (France)
• NGI, Oslo (Norvège)
• IMO, Reykjavik (Islande)
• SLF/WSL (Suisse)

Contact

Thierry Faug