Entendiendo la dinámica de las avalanchas en contexto sísmico
Publicado : 09 julio 2021
Estudio busca comprender cuándo la pendiente de un cerro se puede volver inestable y desplomarse su composición si es sometida a movimientos del piso, como ocurre en los sismos.
Para el estudio del comportamiento de medios granulares en movimiento se ha utilizado históricamente el tambor rotante, el cual consiste en un cilindro cuyo eje está en la dirección perpendicular a la gravedad, el cual rota a velocidad controlada.
El comportamiento de las partículas al interior depende de la velocidad de rotación, se identifican ocho estados de comportamiento.
Para bajas velocidades de rotación el material granular tiene un régimen llamado stick-slip, en donde los granos rotan de manera solidaria al tambor, hasta que llegan a un ángulo crítico en el cual se genera una avalancha.
Mientras, en velocidades mayores se entra al régimen de avalancha continua, en donde las partículas de la superficie están en constante movimiento de avalancha. Cuando las velocidades de rotación son muy altas, el conjunto de grano forma una avalancha tipo S.
Los investigadores se preguntaron qué ocurre cuando se perturba el tambor mediante una oscilación periódica, simulando así lo que ocurre en los movimientos telúricos. «Al clásico tambor rotante, nosotros impusimos un movimiento en la dirección del eje del tambor. Este movimiento es periódico con cierta frecuencia, en este caso 120 Hz y 240 Hz», comenta el Dr. Vicente Salinas, investigador del Instituto de Ciencias Químicas Aplicadas de la Universidad Autónoma de Chile.
Y agrega; «lo habitual es intentar correlacionar los tipos de movimiento en función de la energía inyectada, la cual se relaciona con la velocidad, o con la razón entre la aceleración impuesta y la aceleración de gravedad, normalmente llamado aceleración normalizada. Pero en este estudio, mostramos que ninguna de las dos cantidades antes de descritas son las que realmente afectan en el comportamiento de las partículas, sino que es la amplitud la cantidad relevante para modificar el régimen de movimiento».
El artículo, publicado en Scientific Reports propone que la amplitud necesaria es del orden de la rugosidad de las partículas, pero eso debe ser corroborado mediante experimentos. Junto a los investigadores Dr. Gustavo Castillo y Dr. Cristóbal Quiñinao del Instituto de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de O´Higgins y Dr. Sebastián González, de la Universidad Politécnica de Milán observaron que, si el tambor gira lentamente, las partículas comienzan a subir por éste como un conjunto hasta que, debido a la gravedad, caen en forma de avalancha. Esto se repitió de manera periódica.
«La novedad de nuestro trabajo radica en que se ha encontrado el parámetro clave que puede detonar la generación de avalancha, con criterios robustos y cuantitativos. Además, proponemos que el valor de la amplitud necesaria para el cambio de régimen está relacionado con parámetros posibles de medir y, por tanto, abre la puerta a estudios experimentales sistemáticos en el área» analiza el Dr. Vicente Salinas.
Este estudio aporta así luces para entender cuándo la pendiente de un cerro se puede volver inestable y caer si es sometida a movimientos del piso como ocurre en los sismos.