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Il meccanismo di ostruzione delle aperture nelle briglie a pettine con materiale detritico.
Le colate detritiche sono ampiamente riconosciute come uno dei fenomeni franosi più pericolosi, e pertanto la progettazione di opere strutturali di mitigazione rappresenta una problematica di grande rilievo. Sono necessarie quindi indagini numeriche e sperimentali sulla dinamica di interazione tra la massa che scorre ed un’opera di contenimento affichè quest’ultima sia opportunamente progettata. Sia le barriere rigide chiuse che aperte rivestono la funzione di rompitratta del fenomeno di colata. Tuttavia, nell’ottica di prevenire la perdita di efficacia dell’opera, vengono impiegate maggiormente le barriere rigide aperte, sebbene il loro meccanismo di trattenuta non sia ancora stato compreso appieno. Il presente lavoro di ricerca s’incentra sulle barriere rigide ad apertura multipla. L’influenza della larghezza dei denti e delle aperture sulla massa impattante sono state analizzate sia in termini di efficienza di trattenuta sia di riduzione dell’energia cinetica. Quest’analisi è stata condotta avvalendosi di simulazioni numeriche basate su un solutore ad elementi discreti (DEM). Il corretto meccanismo di analisi, valutato da un punto di vista numerico, ha richiesto dapprima l’implementazione dell’attrito statico a scivolamento e di un modello resistivo a rotolamento nel codice DEM scelto. I risultati hanno portato interessanti scoperte: maggiore è la larghezza del foro, tanto più è migliorato il meccanismo di rompitratta del flusso e trattenuta dei sedimenti. Inoltre, per garantire un auto-manutenzione della barriera durante un fenomeno di flusso ad ondata multipla, la larghezza del foro deve essere scelta pari a circa sei volte il raggio medio del grano.
Parole chiave: Colata detritica, barriera rigida aperta, simulazioni numeriche, modellazione DEM.
Debris flow is widely recognized as one of the most dangerous landslide phenomena, and thus the design of structural mitigation measures con-stitutes an important issue. Numerical and experimental investigations on the dynamics of interaction between a flowing mass and a retaining structure are necessary to properly design these structures. Both close and open rigid barriers act as debris flow breakers. However, in the perspective of preventing the loss of effectiveness of a retaining system, open rigid barriers are more widely used, but the their retention mechanisms in not fully understood. The present research focuses on rigid barriers with multiple outlets, separated by piles. The influence of the pile and outlet widths on the flowing mass has been analyzed both in terms of trapping efficiency and kinetic energy reduction. This has been accomplished by using numerical simulations, based on a discrete element solver. The correct mechanism investigation, carried out from a numerical point of view, has first required the implementation of a sliding static friction and a rolling resistance model in the discrete element- based selected code. Results show interesting outcomings: the larger the outlet widths are, the more debris flow breaking and trapping mechanisms are enhanced. Furthemore, in order to guarantee the self-maintainace of the barrier during a multiple surge flow event, the outlet width should be chosen about six times the mean grain radius.
Keywords: Debris flow, open rigid barrier, check dam, numerical simulations, DEM modelling.
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