Quantification de la vulnérabilité d'un pilier exposé aux lahars avec un couplage DEM-CFD

Abstract

Les lahars génèrent des dégâts humains et matériels importants, en particulier lorsqu’ils sont amenés à traverser des zones urbanisées. Les outils existants pour modéliser ces écoulements restent imprécis dans l'estimation des pressions d’impact surtout si on s’intéresse à la contribution des blocs. Un modèle numérique discret est développé pour évaluer les pressions d'impact des coulées de débris (DF) à l'échelle locale d'une structure. Les particules solides (blocs) sont modélisées explicitement à l'aide de la méthode des éléments distincts (DEM) et les particules fines sont intégrées dans une phase fluide qui génère deux effets sur le mouvement des particules : la force d’Archimède et la force de traînée. Le champ de vitesse du fluide et la surface libre sont calculés à l'aide d'un code CFD (Computational Fluid Dynamics), puis importés dans la simulation DEM selon un schéma de couplage unidirectionnel. L'influence des caractéristiques de l'écoulement (hauteur, vitesse, granulométrie) sur les forces d'impact générées sur l'obstacle sont étudiées. La pression des DF, y compris la taille du bloc, peut finalement être utilisée pour améliorer les dommages d’obstacle et quantifier sa vulnérabilité.