Frictional heat and strength loss in some rapid landslides

Abstract

Frictional heat generated within fluid-saturated landslide slip zones can create an increase in pore fluid pressure. This rise in fluid pressure is enhanced by large values of friction coefficient, initial porosity and slide displacement, and by small values of slip zone thickness and compressibility. If maintained under conditions of fast slip, and small wall rock permeability and shear dilatancy, fluid pressure rise can induce rapid frictional strength loss during sliding. Moderate sliding can thereby be converted under certain conditions into catastrophic descent. The rate of temperature rise within a slip zone diminishes as pore fluid pressures rise. Vaporization seems possible only under restricted conditions, and results suggest that large gas pockets are not generally produced. However, rock melting or dissociation may be relatively common under portions of large slides. Frictional heat-induced fluid pressure enhancement is proposed as a possible explanation for the problem of low kinetic friction posed by the Vaiont slide. La chaleur de friction engendrée à l'intérieur des zones de glissement de terrain saturées de fluide peut créer une augmentation de la pression du fluide interstitielle. Cette augmentation de la pression du fluide est rehaussée par des valeurs élevées du coefficient de frottement, de la porosité initiale et du déplacement de glissement, et aussi par des valeurs basses de l'épaisseur et de la compressibilité de la zone de glissement. Si elle est maintenue sous des conditions de glissement rapide, de perméabilité réduite du mur de roche et de dilatance de cisaillement, l'augmentation de la pression du fluide peut causer une perte rapide de la résistance par frottement pendant le glissement. Comme résultat, sous de certaines conditions du glissement modéré peut se convertir en affaissement catastrophique. La rapidité de l'augmentation de temptéature à l'intéieur d'une zone de glissement diminuit à mesure que les pressions du fluide interstitielles s'accroissent. Il semble que la vaporisation soit possible seulement sous des conditions restreintes, et les résu1tats donnent l'impression que de grandes poches de gaz ne se produisent pas généralement. Cependant, la dissolution ou la disassociation de la roche peut se produire relativement souvent sous des parties de grands glissements de terrain. L'augmentation de la pression du fluide causée par la chaleur de frottement est proposée comme explication du problème de la friction cinétique réduite posé par le glissement de terrain qui eut lieu à Vaiont.