Une scène suivant le tsunami Heisei de 2011 à Idagawa, Fukushima, Japon, montrant la destruction d'un ouvrage en béton armé et un affouillement important autour de l'ouvrage. Crédit:OSU College of Engineering
Des chercheurs de l'Oregon State University ouvrent la voie à une plus grande sécurité pour les résidents et les infrastructures côtières en développant un meilleur moyen de modéliser la force destructrice des vagues du tsunami.
Rare mais potentiellement dévastatrice, les tsunamis peuvent causer d'énormes dommages aux infrastructures côtières, une partie du problème provenant du sol instable autour des structures.
Comprendre les processus par lesquels un tsunami déstabilise le sol est une clé pour développer des techniques d'ingénierie qui peuvent faire des bâtiments, des routes et des ponts mieux à même de résister aux forces complexes à l'œuvre lors d'un tsunami.
Des collaborateurs dirigés par Ben Mason et Harry Yeh de l'OSU College of Engineering ont utilisé une centrifugeuse qui a déjà testé la résistance des astronautes d'Apollo aux forces G, attacher un appareil conteneur rempli de terre et d'eau pour une simulation évolutive des effets d'une inondation.
La technique de centrifugation reproduit la physique des inondations sur une parcelle de sol de 21 mètres de long, près de 10 mètres de profondeur et plus de 14 mètres de large, bien plus grand que ce qui peut être simulé dans un bassin à vagues traditionnel.
"C'est la première fois que quelque chose comme ça est fait, " Mason a déclaré. " Le défi de comprendre la logistique et l'ingénierie mécanique pour concevoir le conteneur est un aspect assez frappant de cette recherche. "
Des structures telles que le pont de Coos Bay font partie des principales infrastructures qui seront confrontées à des risques lorsqu'un tremblement de terre dans la zone de subduction frappera le nord-ouest du Pacifique. Crédit :Lynn Ketchum/Université d'État de l'Oregon
Les résultats ont été publiés dans Nature Rapports scientifiques .
Une centrifugeuse est un appareil qui met quelque chose en rotation autour d'un axe fixe, c'est-à-dire qu'il tourne en rond.
"Imaginez que vous teniez un seau d'eau de 5 gallons avec lequel vous commencez à tourner, et si tu tournes assez vite, l'eau restera dans le seau quelle que soit sa position, et si tu ralentis, ça va couler, " dit Mason. " C'est exactement le concept avec lequel nous travaillions. "
La centrifugeuse dans l'étude, hébergé au Centre de modélisation géotechnique de l'UC Davis après avoir fait partie à l'origine du Centre de recherche Ames de la NASA, a un rayon de 9,1 mètres. Attaché au bras était l'appareil construit par Mason et ses collaborateurs, une partie remplie d'eau, l'autre partie avec de la terre, avec des portes pour permettre un écoulement simulant une vague de tsunami.
"Nous essayons d'imiter l'ensemble du processus d'un tsunami arrivant sur la côte puis reculant, " a déclaré Mason. " Si vous mettez de la terre dans un canal à vagues pour essayer de le faire, ça devient vraiment, très cher, et aussi parce qu'à la gravité terrestre, vous ne pouvez pas avoir une couche de sol très profonde - les échelles spatio-temporelles des tsunamis rendent difficile les expériences de laboratoire à grande échelle. C'est notre principal avantage :nous pouvons simuler une plus grande étendue de terre, et une fois la boite construite, c'est beaucoup plus rapide de construire des modèles de sol dans la centrifugeuse."
« Dans la centrifugeuse, nous pouvons utiliser la vidéo à haute vitesse pour en apprendre beaucoup sur ce qui se passe dans le sol, comme le décapage, et sous la surface, comment la pression de l'eau interstitielle change avec le temps à mesure que l'eau se déplace, " a déclaré Mason. " Toutes ces choses sont importantes pour comprendre ce que nous pouvons attendre du sol autour des infrastructures côtières, et ensuite comment protéger cette infrastructure lorsque le prochain tsunami se produira. »
