Análisis numérico de la influencia de la granulometría para la generación de flujos secos de detritos mediante el DEM

Arévalo-Mendoza, Gerardo; Ramos-Cañón, Alfonso M.; Prada-Sarmiento, Luis F.

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Análisis numérico de la influencia de la granulometría para la generación de flujos secos de detritos mediante el DEM

Fecha

2017-02-21

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Resumen

El flujo de detritos es un proceso de naturaleza granular que ha sido abordado ampliamente bajo metodologías basadas en el medio continuo. Sin embargo, estas aproximaciones simplifican la realidad granular del suelo. Como material granular, la granulometría puede gobernar el comportamiento de este movimiento desagregado de masa. Es posible estudiar este comportamiento en términos del ángulo máximo alcanzado (θ), la energía cinética (Ek) y la profundidad de flujo (Fd) con el fin de establecer condiciones potenciales de falla, así como sus capacidades de daño. Para abordarlo se hace uso del método de elementos discretos, desarrollado por [1], bajo un estudio paramétrico en el cual se varían los parámetros de la granulometría: el tamaño medio del grano (d50), el coeficiente de curvatura (Cu) y el tamaño máximo de la muestra (dmax). Los resultados muestran que existe una influencia apreciable y una estrecha relación en los parámetros Ek y Fd. Con respecto al θ alcanzado en superficie se tiene una variación de menos de 5° para valores extremos de d50. Con esto, se muestra que la granulometría puede ser un factor importante que influye en la generación de flujos de detritos y se encuentran relacionadas cercanamente.

Abstract

Debris flow is a process of granular nature that has been widely analysed with methodologies based upon continuum mechanics. However, those approaches do not take into account the real granular condition of the soil. Grain size distribution exerts an important control on the movement of debris flows. This behaviour can be studied by analyzing three variables: maximum tilt angle (θ), kinetic energy (Ek) and flow depth (Fd). These variables allow to obtain a deeper insight into the conditions that trigger the failure of slopes and its subsequent capacity of damage. This research resorts to the use of the discrete element technique, developed by [1], performing a parametrical study of the parameters controlling grain size distributions like: mean size (d50), coefficient of curvature (Cu) and maximum size (dmax). The results showed an important influence and also a strong interaction between Ek and Fd on the onset of granular flows. The angle θ reached on the surface has a variation less than 5º with extreme values of d50. Results reported herein, allow to recognize the influence of grain size distribution on the triggering of slides of granular materials.