Continuum simulation of flow failures

Abstract
Dynamic aspects of several catastrophic slope failures have been evaluated by unsteady flow modelling, assuming two-dimensional (or quasi-three-dimensional) transient flow of an incompressible biviscous fluid with a free surface. Model parameters comprise two viscosity coefficients and a yield stress term, and qualitatively approximate the Bingham rheology. Equivalent Newtonian fluid modelling was also performed. Parameters were adjusted by trial and error to match observed runout, but additional constraints include estimates of velocity, emplacement time and distribution of debris facies. Where abundantly constrained, as at Ontake, Japan, hindcast analysis indicates that substantial changes in rheology occur as a function of displacement. Thus, constant-property models tend to overestimate the peak velocities and to underestimate the emplacement times. Calibrated model strengths and viscosities were obtained from the hindcast analyses of several slides, and the resulting database enables the modelling approach to be used in the mitigation of problems involving hazardous slopes or landslide dams. At sites where significant lateral spreading is expected to occur, three-dimensional modifications to modelling and to parameter selection may be required. Des aspects dynamiques de plusieurs ruptures catastrophiques de talus ont été évalués à l'aide de modèles d'écoulement irrégulier, en admettant l'écoulement transitoire bidimensionnel (ou quasi-tridimensionnel) d'un fluide bivisqueux incompressible à surface libre. Les paramètres du modèle comprenaient deux coefficients de viscosité et une expression pour la contrainte d'écoulement et se rapprochaient de façon approximative de la rhéologie de Bingham. Un modèle équivalent a été préparé pour un fluide newtonien. Les paramètres furent ajustés par approximations successives pour correspondre au ruissellement observé, mais des facteurs additionnels comprenaient des approximations de la vélocité, du temps d'emplacement et de la distribution des facies des débris. Une analyse rétrospective montra que la présence de plusieurs de ces facteurs, comme à Ontake (Japon), indique que des changements considérables de rhéologie ont lieu en fonction du déplacement. Par conséquent les modèles à propriétés constantes ont une tendance à surestimer les vélocités de pic et de sou-sestimer les temps d'emplacement. Des modeles de résistances et de viscosités ont été étalonnés à partir d'analyses rétrospectives de plusieurs glissements, constituant une base de données permettant l'emploi d'un modèle pour réduire les problèmes qui se posent dans le cas de pentes dangereuses ou de glissements de barrages. Pour les sites où l'on s'attend à une dispersion laterale il sera peut-être nécessaire de soumettre le modèle et la sélection des paramètres à des modifications tridimensionnelles.