Robust experimental study of avalanche precursory events based on reproducible cycles of grain packing destabilizations
Etude expérimentale robuste des précurseurs d'avalanche grâce à des cycles de déstabilisation d'empilements de grains
Résumé
Displacements of collective grains at the free surface of a tilted grain packing constitute precursory events preceding a granular avalanche. Laboratory experiments commonly performed by slowly tilting sphere packings from 0 • to the avalanche angle (θ A) are difficult to reproduce and the number of events is too small to assess robust statistical analyses of the precursor activity. To go beyond this limitation, we have developed a specific experimental setup which allows continuously tilting the packing with successive oscillation cycles between θ C < θ A and −θ C. We use a high resolution optical camera and process the images of the packing free surface to identify precursory events during many consecutive cycles of a single packing. The analysis deals with the mean angle of the first event (θ F) and the mean angle between two consecutive events (θ I). We show a good reproducibility in the event occurrence associated to a large number of events. We analyze the effect of the θ C parameter. The approach is very promising to highlight the effects of external parameters, including humidity, packing container geometry.
Les déplacements collectifs de grains à la surface libre d'un empilement de grains inclinés constituent des précurseurs précédant une avalanche granulaire. Les expériences de laboratoire couramment effectuées en inclinant lentement les empilements de sphères de 0 à l'angle d'avalanche (θ A) sont difficiles à reproduire et le nombre d'événements est trop petit pour obtenir des analyses statistiques robustes de l'activité des précurseurs. Pour aller au-delà de cette limitation, nous avons développé un dispositif expérimental spécifique qui permet d'incliner en continu l'empilement avec des cycles d'oscillations successifs entre θ C <θ A et −θ C. Nous utilisons une caméra optique haute résolution et traitons les images de la surface libre de l'empilement pour identifier les événements précurseurs au cours de nombreux cycles consécutifs d'une même expérience. L'analyse porte sur l'angle moyen du premier événement (θ F) et l'angle moyen entre deux événements consécutifs (θ I). Nous montrons une bonne reproductibilité dans l'occurrence d'événement associée à un grand nombre d'événements. Nous analysons l'effet du paramètre θ C. L'approche est très prometteuse pour mettre en évidence les effets de paramètres externes, notamment l'humidité, la géométrie du conteneur d'emballage.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
