An experimental study on saturated granular flows and its application to the physical modelling of debris flows

Flussi di materiale granulare saturo, possono comprendere un’ ampia serie di fenomeni (da sedimenti in moto lento in zone costiere o alluvionali fino a miscele di terra e rocce in moto rapido, come colate di fango e debris flow). Il lavoro presentato in questa tesi di dottorato ha l’obiettivo di studiare una particolare classe di flussi granulari, composti da materiale che si muove ad alta velocita’ sotto l’azione dell’accelerazione gravitazionale su pendii ripidi. Questi flussi sono usualmente indicati con il termine inglese “debris flow”. Il lavoro di ricerca si è sviluppato su due attività sperimentali principali, tra loro complementari ma entrambe basate sull’utilizzo di una canaletta da laboratorio. La prima delle attività sviluppate ha avuto la finalità di stabilire quanto la composizione ben gradata dei sedimenti che costituiscono un debris flow possa influenzare la sua tendenza a propagarsi ad alta velocità per grandi distanze. Negli esperimenti condotti sono state utilizzate miscele costituite da particelle di terreno con diverse distribuzioni granulometriche, in modo da riprodurre, su piccola scala e in condizioni controllate, alcuni dei fenomeni che caratterizzano la loro. La seconda attività di ricerca si è focalizzata sullo sviluppo di una tecnica innovativa per lo studio dei flussi granulari saturi in condizioni di “superficie libera” e che si muovono ad alta velocita’. Lo scopo della ricerca e’ quello di analizzare il comportamento all’interno del flusso, ovvero lontano da bordi o pareti trasparenti che possano interagire con il flusso stesso, perturbandone il movimento e compromettendo quindi la dinamica osservata. La metodologia sviluppata si basa sull’applicazione ai flussi granulari di una tecnica nota come “Planar Laser Induced Fluorescence” e sulla selezione di materiali con opportune proprietà ottiche. I test presentati confermano l’applicabilità della tecnica proposta allo studio di questo tipo particolare di fenomeni. Nella tesi vengono anche presentati i risultati preliminari della prima serie di esperimenti realizzati.