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An SPH study on viscoplastic surges overriding mobile beds: The many regimes of entrainment

Goodwin, Saoirse Robin 1; Lapillonne, Suzanne; Piton, Guillaume; Chambon, Guillaume
1 Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Flow-type landslides entrain mobile bed material, but the processes involved are diverse and require systematic study. We perform direct numerical simulations using the open-source SPH package DualSPHysics with a regularized Herschel–Bulkley rheology. We then compare model output with physical test data, and hence investigate the effects of varying the bed yield stress 𝜏𝑦,b and bed depth ℎb, interpreting the results using a newly-identified set of dimensionless numbers. Results reveal diverse interaction regimes between surges and mobile beds, including ‘‘rigid bed’’, ‘‘lubrication’’, ‘‘shallow ploughing’’, ‘‘surfing’’, ‘‘plunging’’, and ‘‘deep ploughing’’. Shallow, borderline-stable beds ‘‘lubricate’’ the surge: once destabilized, these beds cause strong acceleration of the combined flow front. Deeper borderline-stable beds allow the surge material to ‘‘plunge’’ downward, massively displacing bed material upward and downstream. For stabler beds, ‘‘ploughing’’ and ‘‘surfing’’ are associated with intermediate and high values of 𝜏𝑦,b, respectively. In both cases, beds retard the surge, with mobile dams forming for ‘‘ploughing’’ regimes. ... mehr

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 12.2023
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 0098-3004, 1873-7803
KITopen-ID: 1000163786
Erschienen in Computers and Geosciences
Verlag Elsevier
Band 181
Seiten Art.-Nr.: 105476
Vorab online veröffentlicht am 05.10.2023
Schlagwörter Landslides, Smoothed particle hydrodynamics, Viscoplastic, Entrainment
Nachgewiesen in Web of Science
Scopus
OpenAlex
Dimensions
Globale Ziele für nachhaltige Entwicklung Ziel 14 – Leben unter Wasser

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000163786
Veröffentlicht am 08.11.2023
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1016/j.cageo.2023.105476
Scopus
Zitationen: 4
Web of Science
Zitationen: 4
Dimensions
Zitationen: 4
Seitenaufrufe: 34
seit 08.11.2023
Downloads: 24
seit 01.12.2023
Cover der Publikation
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