Some effects of gas-induced fluidization in dry granular media

Abstract

I denne avhandlingen har vi brukt innsikt fra sandboks modeller og teori for å forstå dannelsen av ulike geologiske fenomen og strukturer. Vi har studert hvordan, og ved hvilke fysiske parametere, væskestrøm forårsaker deformasjon i granulære medier. Vi har brukt denne kunnskapen til å estimere det kritiske trykket for dannelsen av vulkaner. <br> Vi har studert mønsterdannelsen i den delvis fluidiserte fasen når gass injiseres i en blanding av sandpartikler av ulik størrelse. Ved konstant gasstrøm, sedimenteres den opprinnelig fluidiserte pakningen simultant med veksten av vertikale piper bestående av de store partiklene. Vi foreslår en tilbakekoblingsmekanisme som forklarer den observerte dynamikken. I denne mekanismen sedimenteres de store partiklene i de fluidiserte områdene, mens de små partiklene forblir fluidisert. Samlingen av de store partiklene endrer gass strømningen gjennom sedimentene slik at fluidiseringen og den etterfølgende sedimenteringen av store partikler lokaliseres. Vi har anvendt denne mekanismen til å forstå dannelsen av mindre vertikale pipestrukturer inne i større geologiske pipestrukturer. <br> I tillegg har vi vist, gjennom eksperimenter, teori og numeriske beregninger, hvordan lokalisering av skjærkrefter forårsaker dannelsen av slam- og vannvulkaner i situasjoner hvor væsketrykket i sedimentene ellers ikke ville forårsake skade. Vi hevder at denne mekanismen kan være den primære faktoren for dannelsen av Lusi, gjørmevulkanen som ble ’født’ den 29. mai 2006 på øya Java i Indonesia. Gjørmevulkanen Lusi har i perioden etter sin fødsel utviklet seg til å bli en stor miljøkatastrofe hvor tre landsbyer har blitt oversvømt og 30 000 mennesker har mistet sine hjem. Det har derfor vært viktig å kaste lys på hva den underliggende årsaken til Lusi måtte være. I årene etter dannelsen av vulkanen har de underliggende årsakene og den utløsende mekanismen blitt heftig diskutert i media og i den vitenskaplige litteraturen.