Analyse du mécanisme déclencheur de la pluie et des caractéristiques de mouvement des flux de débris dans la zone montagneuse du sud-ouest

Pour élucider les mécanismes d'initiation et les caractéristiques de mouvement des flux de débris dans les zones montagneuses du sud-ouest de la Chine, un essai physique en laboratoire pour l'initiation de flux de débris induits par la pluie a été conçu et établi sur la base des données de sondage de terrain de gorges typiques de flux de débris le long de l'autoroute Jiuzhaigou–Mianyang. Des simulations numériques ont été utilisées pour reproduire l'ensemble du processus d'infiltration de la pluie, d'initiation et de transport, clarifiant les mécanismes régionaux de déclenchement des flux de débris. Les résultats indiquent qu'en fonction des intensités de pluie variées, les matériaux sources présentent un échec progressif caractérisé par « infiltration des eaux pluviales → érosion de pied → érosion régressive → effondrement du corps principal ». Sous des périodes de retour de pluie de 10 ans (P = 10 %) et 20 ans (P = 5 %), l'érosion de pied et l'érosion régressive dominent, tandis que sous des périodes de retour de 50 ans (P = 2 %) et 100 ans (P = 1 %), l'érosion régressive et l'effondrement du corps principal deviennent plus prononcés. Le taux d'infiltration du sol diminue avec la durée de la pluie prolongée. Avant d'atteindre un contenu en eau saturé (environ 35 %), l'érosion de pied prédomine, tandis qu'après saturation, l'érosion régressive devient dominante. La perte de sol entraîne une forte baisse de la pression de l'eau dans les pores et des courbes de pression terrestre, se produisant généralement après 60 min de pluie. La vitesse de déplacement des particules de sol déstabilisées augmente avec le gradient de pente. Après que les particules du pied de la pente deviennent instables, elles migrent progressivement vers l'avant, et le modèle de liaison inter-particulaire dégénère en un modèle linéaire. Les changements de porosité reflètent le processus d'évolution mésoscopique de « ajustement structurel → compactage → défaillance et expansion ». Dans les 400 secondes suivant l'initiation du flux de débris de la gorge de Tangshang, la plupart des matériaux sources atteignent la zone de déposition, formant un corps d'accumulation triangulaire. Pendant le mouvement vers le bas, les matériaux peuvent heurter les piles de pont près du tunnel de Muzuo, provoquer une sédimentation dans le lit de la rivière, et forcer la migration du canal vers la rive opposée, ce qui pourrait déclencher des glissements de terrain sur le côté opposé. En conséquence, des mesures de protection combinant des barrages de contrôle et des murs de déviation sont proposées, démontrant des avantages économiques significatifs.