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14.03.2022 | Roman Oester | News SLF
L'évaluation de la pression que les avalanches peuvent exercer sur des obstacles – maisons, pylônes de remontées mécaniques ou autres – préoccupe depuis très longtemps les chercheurs. Au SLF vient d'être mise au point une méthode de calcul qui tient compte des différents types d'écoulement et dont les résultats correspondent bien aux mesures. À l'avenir, elle doit aider les spécialistes à dimensionner les dispositifs de protection contre les avalanches.
Depuis le début de la recherche sur les avalanches, les scientifiques étudient la pression qu'elles exercent sur les obstacles. Les calculs effectués jusqu'à présent reposent sur des modèles qui représentent certes bien les écoulements rapides, mais qui peuvent sous-estimer la pression appliquée par les avalanches mouillées à écoulement lent. Dans la pratique, pour mettre en œuvre par exemple des mesures de protection adaptées sur les bâtiments, il est cependant important de considérer différents types d'écoulements. Les chercheurs du SLF ont donc étudié les processus qui se produisent lors de l'interaction entre les obstacles et les avalanches pour des écoulements divers, et ont développé une méthode de calcul de la pression sur les obstacles. Pour cela, ils ont dû prendre en compte les facteurs qui influencent cette pression, comme le comportement d'écoulement et la cohésion de la neige transportée. Grâce à cette méthode, il devrait désormais être possible de déterminer les valeurs de pression avec plus de précision.
L'étude des processus physiques lors de l'interaction entre les avalanches et les obstacles a été réalisée à l'aide de la méthode des éléments discrets (DEM). Une avalanche est modélisée comme un écoulement granulaire dont les propriétés varient considérablement en fonction de sa composition et de sa température. Une coulée de neige mouillée qui se déplace lentement exerce plus de pression près du sol qu'en surface, car cette valeur dépend du poids de la couche de neige supérieure. Par ailleurs, la pression augmente proportionnellement au carré de la vitesse, ce qui joue un rôle important pour les avalanches plus rapides. Dans le cadre d'une simulation informatique, des obstacles de différentes formes ont été percutés par de nombreuses avalanches virtuelles. Les chercheurs en ont déduit des méthodes de calcul de la pression, qu'ils ont finalement comparées à des mesures effectuées sur des obstacles avec des avalanches réelles.
Pour ce faire, les scientifiques disposaient d'un large jeu de données provenant du site SLF de recherches sur les avalanches dans la Vallée de la Sionne (commune d'Arbaz, VS). De nombreux instruments de mesure y enregistrent depuis plus de 20 ans différentes grandeurs caractéristiques sur plusieurs installations. Ainsi, entre autres, des capteurs de pression, une caméra à haute vitesse et des capteurs de vitesse sont montés sur un mât de 20 mètres de haut. De plus, deux coins de formes différentes fournissent des données complémentaires sur la pression des avalanches. Les valeurs maximales mesurées à l'impact se situent autour de 1200 kPa (ce qui correspond à 120 t/m2).Les comparaisons entre les avalanches simulées et les phénomènes réels montrent que la nouvelle méthode de calcul donne des résultats proches des mesures. Toutefois, avant qu'elle puisse être appliquée dans la pratique, des recherches supplémentaires sont nécessaires.
Les ouvrages situés sur le versant avalancheux du site d'essai dans le Valais sont peu massifs, c'est pourquoi, pour pouvoir calculer l'effet d'une avalanche sur une paroi de bâtiment, d'autres expériences avec des obstacles plus importants sont nécessaires. Les recherches menées jusqu'à présent ont permis de poser la première pierre. À l'avenir, la nouvelle méthode de calcul pourrait également contribuer à la mise à jour des normes existantes ainsi qu'à un meilleur dimensionnement des mesures de protection et donc de la sécurité contre les avalanches. Le besoin de procédés plus précis pour calculer la pression des avalanches est en tout cas ressenti chez les spécialistes.