O fluxo de detritos perfeito? Resultados agregados de 28 experimentos em grande escala

A agregação de dados coletados em 28 experimentos controlados revela um comportamento reprodutível de fluxo de detritos que fornece um alvo claro para testes de modelo. Em cada experimento, aproximadamente 10 m³ de sedimento não classificado, saturado com água e composto principalmente de areia e cascalho, foi descarregado de trás de um portão, desceu um canal íngreme de 95 m e formou um depósito em uma superfície de saída quase horizontal. Subconjuntos de experimentos foram distinguidos por diferentes condições de contorno basal (1 versus 16 mm de rugosidade) e conteúdos de lodo nos sedimentos (1 versus 7 por cento do peso seco). Medições de sensores das espessuras de fluxo em evolução, tensões normais basais e pressões de fluido poroso basais demonstram que os fluxos de detritos em todos os subconjuntos desenvolveram bocais dilatados, com grãos grossos e alta fricção, seguidos por massas de detritos mais finos, quase liquefeitos. O lodo aumentou a mobilidade do fluxo ao manter altas pressões porosas nos corpos de fluxo, e a rugosidade do leito reduziu as velocidades de fluxo, mas não as distâncias de saída do fluxo. A rugosidade teve esses efeitos porque promoveu a agitação dos detritos e a segregação do tamanho dos grãos, auxiliando assim o crescimento de diques laterais que canalizavam o fluxo. A segregação do tamanho dos grãos também contribuiu para o desenvolvimento de ondas de rolagem ubíquas, que apresentaram amplitudes diversas exibindo distribuições fractais de número e tamanho. Apesar da influência dessas ondas e de outras fontes de dispersão, os dados agregados apresentam padrões bem definidos que ajudam a restringir os termos individuais em um modelo de fluxo de detritos médio por profundidade. Os padrões implicam que a resistência local ao fluxo evoluiu juntamente com a dinâmica global do fluxo, contradizendo a hipótese de que qualquer reologia consistente se aplicava. Inferimos que novas equações de evolução, e não novas reologias, são necessárias para explicar como o comportamento característico do fluxo de detritos emerge das interações dos constituintes dos detritos.