Transport de sédiments par charriage ou lave torrentielle granulaire en torrents de montagne

Stage expérimental 5-6 mois de Février à Juillet 2025

En montagne, dans les bassins versants torrentiels, il n’est pas rare que les lits des ravines supérieures soient plus ou moins brusquement remplis de dépôts de matériaux non consolidés suite par exemple à des glissements ou écroulements.
Compte tenu de la forte pente de ces ravines, souvent proche de l’angle de repos des matériaux, la question se pose si ces dépôts sont susceptibles d’être mobilisés progressivement par la succession des précipitations sous forme d’écoulements biphasiques de charriage ou si un départ en masse sous forme de lave torrentielle granulaire est possible. Ce dernier cas est bien entendu potentiellement plus dangereux du point de vue de la sécurité publique.
Dans le cadre d’une approche granulaire du transport solide (Frey and Church 2009), une étude théorique sur la structure verticale des écoulements granulaires/fluides et des mécanismes d’entrainement a été proposée par Maurin et al. (2018) aboutissant à un critère de déclenchement d’une lave torrentielle granulaire similaire à celui de Takahashi (1978).
Cette théorie a permis de proposer un critère de pente dont le dépassement implique l’entrainement en masse assimilable au déclenchement d’une lave torrentielle granulaire. Ce critère dépend principalement de l’angle de frottement intergranulaire, de la densité des grains et de la fraction solide du lit.
Cependant cette théorie et ce critère n’ont à ce jour pas véritablement été validés expérimentalement.
L’objectif de ce stage est de participer à la validation expérimentale de cette théorie et de critère de déclenchement de lave torrentielle granulaire.
Ce stage de recherche consistera en une campagne expérimentale, balayant diverses variables, prévue dans le canal particulaire à INRAE, IGE (ex Irstea, ETNA) sur le campus universitaire de Grenoble.
https://www.ige-grenoble.fr/LE-CANAL-PARTICULAIRE-UN-OUTIL-D-ETUDE-DU-CHARRIAGE-A-FORTE-PENTE
L’effet de la pente sera particulièrement investigué. L’effet de la densité sera aussi testé par l’emploi de divers matériaux, billes de verre, PMMA, POM, etc

Frey P, Church M. 2009. How river beds move. Science 325(5947) : 1509-1510.
Maurin R, Chauchat J, Frey P. 2018. Revisiting slope influence in turbulent bedload transport : Consequences for vertical flow structure and transport rate scaling. Journal of Fluid Mechanics 839 : 135-156.
Takahashi, T. 1978. Mechanical characteristics of debris flow. Journal of the Hydraulics Division-ASCE 104, 1153-1169.