http://www.cnr.it/ontology/cnr/individuo/prodotto/ID271106
The hypermobility of rock avalanches (Altro prodotto)
- Type
- Label
- The hypermobility of rock avalanches (Altro prodotto) (literal)
- Anno
- 2008-01-01T00:00:00+01:00 (literal)
- Alternative label
- Http://www.cnr.it/ontology/cnr/pubblicazioni.owl#autori
- Andrea Maria Deganutti (literal)
- Http://www.cnr.it/ontology/cnr/pubblicazioni.owl#url
- http://paduaresearch.cab.unipd.it/682/ (literal)
- Http://www.cnr.it/ontology/cnr/pubblicazioni.owl#affiliazioni
- Titolo
- The hypermobility of rock avalanches (literal)
- Descrizione sintetica
- Type of product: PhD Thesis (literal)
- Abstract
- This study focuses on rock avalanches which are large and very fast
landslides characterized by volumes higher (on average) than two to ten
million cubic metres with velocities of the order of tens of meter per second
and are among the most destructive natural phenomena.
The aim of the research is to increase the knowledge on rock avalanches,
putting at scholars community's disposal a new contribution on some long-
debated questions related to some aspects of their behaviour that have not
been completely understood yet.
In particular the subject of this work is directed to the transport stage of these
phenomena, being the motion characteristics of rock avalanches one of the
most puzzling questions in present days geological debate and none of the
related theories advanced so far has been widely accepted by the scientific
community.
The strangest aspect of the behaviour of fast landslides with a volume of at
least 107 m3 is that they travel much longer than one would expect by normal
Coulomb friction mechanics, which, on the other hand, work rather well for
rockslides of small volumes; this behaviour can be called hypermobility of rock
avalanches.
In the first chapter of this thesis a general introduction to the rock avalanche
theme and related problems is given, followed by the general aims of the
present study and the scheme of the adopted methodology.
The second chapter is dedicated to the review of the international literature on
the long debate on causes, mechanics and characteristics of rock avalanches,
proposed theories for low friction behaviour, stated relations for maximum
runout distance forecast and so on. The aim of this chapter is to give a
general picture of the knowledge state-of-the-art on the matter.
Then an introductory sub-chapter is given on the novel theory of dynamic
fragmentation advanced as an explanation for some geological phenomena
characterized by abnormally low friction, among which the hypermobility of
rock avalanches.
As an example of how dynamic fragmentation can act on rock avalanches and
to give an illustration of the evidence of its effects, three real cases are
presented at the end of this chapter. Two of them regard cases of rock
avalanches, the third refers to a block slide, all three events happened in New
Zealand.
Chapter 3 is on the laboratory part of the present research: a new concept
rheometer, capable of high pressure and high shear rate, has been designed
and built, in order to obtain an experimental evidence of the effect of the
fragmentation in a shearing sample of rock grains. The main constructive
difficulties, together with the apparatus capabilities and limitations are
9
described. The results of the fragmentation rheologic tests are reported and
commented with special reference to the effects of fragmentation on rock
avalanche behaviour.
The fourth chapter is dedicated to the development of a distinct element
method (DEM) numerical model of the fragmentation rheometer; this model
has been conceived for the purpose of getting a versatile and trustworthy tool
capable to simulate the effects of dynamic fragmentation with reference to
both laboratory rheometric tests (the numerical model does not have the
structural limitations of the real one) and real low friction phenomena. The
numerical model results are presented and commented; pros and cons are
reported as well. The model performances have proved good and worthy of
further developments.
The theses is concluded by a chapter (5) with the final remarks and
conclusions of the whole study, with some future research perspectives
opened by this research.
Two Appendices (A, B) are attached at the end of the Reference listing:
Appendix A contains some more photographs and construction sketches of
the high fragmentation rheometer with an extended set of resulted graphs.
Appendix B contains more information and results of the numerical model of
the rheometer with some examples of PFC (Particle Flow Code) and FISH
(programming language embedded within the code) as it has been used to
build the rheometer model. (literal)
- Questo studio tratta delle valanghe di roccia, cioè delle grandi frane rapide
caratterizzate da volumi maggiori di (in media) da 2 a 10 milioni di metri cubi,
con velocità dell'ordine delle decine di metri al secondo e costituiscono uno
dei fenomeni naturali dal più elevato potere distruttivo.
Lo scopo di questa ricerca è di fornire un contributo alla conoscenza delle
valanghe di roccia, mettendo a disposizione della comunità scientifica un
nuovo contributo su alcuni aspetti del loro comportamento che non sono stati
ancora completamente chiariti.
In particolare l'oggetto del presente lavoro è costituito dalla fase di trasporto di
questi fenomeni, dato che presentano delle caratteristiche del moto che
costituiscono uno degli interrogativi più discussi nell'attuale dibattito
internazionale di argomento geologico e nessuna delle varie teorie avanzate
finora a questo proposito è stata completamente accettata dalla comunità
scientifica.
L'aspetto più strano del comportamento delle valanghe di roccia è che la
distanza coperta durante la loro fase di trasporto risulta molto maggiore di
quella che ci si aspetterebbe dalle normali leggi dell'attrito di Coulomb che,
d'altro canto, funzionano in maniera soddisfacente con frane di volumetria
inferiore; quasto comportamento può essere chiamato ipermobilità delle
valanghe di roccia.
Nel primo capitolo della tesi viene presentata un'introduzione generale alla
tematica delle valanghe di roccia ed ai relativi problemi collegati ed è seguita
da una descrizione degli scopi del lavoro e dall'indicazione schematica della
metodologia seguita.
Il secondo capitolo contiene una sintesi dello stato dell'arte delle conoscenze
sulle valanghe di roccia a livello internazionale ed in particolare sul lungo
dibattito sulle cause, la meccanica e le caratteristiche generali, comprese le
varie teorie avanzate per spiegare il comportamento a basso attrito, nonché le
relazioni proposte per la previsione della massima distanza raggiungibile da
questi fenomeni in fase di deposizione.
Sempre nel secondo capitolo è contenuto un paragrafo che prende in
considerazione la teoria, recentemente presentata, della frammentazione
dinamica come possibile causa di alcuni fenomeni geologici caratterizzati da
coefficienti di attrito particolarmente bassi, fra cui l'ipermobilità delle valanghe
di roccia.
In chiusura di questo capitolo vengono presentati, come esempi della
possibile influenza che la frammentazione dinamica può avere nella fase di
trasporto delle grandi frane rapide, due casi reali di valanghe di roccia ed un
caso di scivolamento di un grande blocco di roccia, tutti e tre questi eventi
hanno avuto luogo in Nuova Zelanda.
11
Il terzo capitolo tratta della parte di lavoro svolto in laboratorio: con l'obiettivo
di trovare delle evidenze sperimentali dell'effettiva influenza che la
frammentazione di ganuli di roccia può avere nei citati fenomeni a basso
attrito, è stato progettato e costruito un reometro ad alta pressione in grado di
provocare la rottura di granuli di roccia posti in moto rotazionale (taglio).
Vengono descritte le caratteristiche di questo apparato sperimentale di nuova
concezione, le difficoltà costruttive, le sue possibilità e le relative limitazioni.
Vengoni poi presentati i risultati conseguiti con gli esperimenti fatti con diversi
tipi di rocce e con varie condizioni iniziali di pressione di confinamento e
velocità di deformazione; tali risultati sono descritti e commentati soprattutto
con riferimento al moto delle valanghe di roccia.
Il capitolo 4 è dedicato allo sviluppo di un modello numerico del reometro ad
alta pressione, tale modello è costruito tramite il metodo degli elementi distinti
(DEM) ed è stato concepito con lo scopo di avere a disposizione uno
strumento versatile ed affidabile in grado di simulare gli effetti della
frammentazione dinamica sia nei test di laboratorio (per cui il modello
numerico non ha le limitazioni strutturali del vero reometro) sia per quanto
riguarda i fenomeni naturali. I risultati del reometro numerico sono riportati con
relativi commenti. Il modello è risultato soddisfacente e meritevole di futuro
ulteriore sviluppo.
La tesi si conclude con un breve capitolo (il 5°) in cui sono riportati in sintesi i
risultati conseguiti e le conclusioni generali del lavoro, con menzione dei
possibili sviluppi successivi aperti da questa ricerca.
Dopo la bibliografia sono state inserite due appendici:
l'appendice A è relativa al lavoro di laboratorio e contiene disegni relativi alla
progettazione del reometro a frammentazione, qualche ulteriore fotografia ed
una selezione dei grafici risultanti dai test eseguiti;
l'appendice B contiene disegni e grafici relativi alla modellazione numerica del
reometro, sono riportati, a titolo di esempio, alcuni listati del codice in PFC
(Particle Flow Code) e FISH (linguaggio di programmazione inserito in PFC)
utilizzati della predisposizione del modello. (literal)
- Prodotto di
- Autore CNR
- Insieme di parole chiave
Incoming links:
- Prodotto
- Autore CNR di
- Insieme di parole chiave di
