In mountainous regions throughout the world, debris flows constitute a threat to human lives and infrastructure. Debris flows are often caused by heavy rainfall. They consist of debris containing mud and coarse sediment that flows downslope towards the valley bottom. This study investigates a new system to provide protection against debris flows, ring net barriers.

Existing approaches to describe the loading induced by debris flows are described in a historical context and their range of application is given. New results from full-scale field tests at the Illgraben debris flow observation station, Canton Valais, Switzerland and scaled laboratory tests led to the development of a new loading approach:

During the stopping process of a debris flow, the hydrostatic load depends on the mass density and the height of the flow. The associated dynamic load depends on the square of the impact velocity, on the density and on a velocity-head pressure coefficient and a flow and material-dependant coefficient. The pressure coefficient values of watery debris flows tend to be smaller than those of granular debris flows where friction is more important. If the first debris flow wave is stopped by the ring-net barrier, the subsequent filling process can be roughly described visually by iteratively fitting the second wave to its flow height over the first one, so that the total pressure distribution on the ring net can be calculated. If the barrier is completely filled, the load approaches that of the active earth pressure state because more water is continually drained from the stopped material due to the extra load from the overflowing debris flow. [...]

In alpinen Regionen stellen Murg¨ange weltweit eine Gefahr für die Bevölkerung und deren Infrastruktur dar. Dabei handelt es sich um einen durch Wasser mobilisierten, talwärts fliessenden Strom aus Schlamm und Gesteinen, häufig ausgelöst durch Starkniederschlagsereignisse. Um einen effizienten Schutz dagegen zu ermöglichen, wurden sogenannte flexible Ringnetzbarrieren für den Einsatz als Murgangschutzsystem untersucht.

Ein historischer Abriss über bisher bekannte Lastansätze für Murdrücke zeigt deren Gültigkeitsbereich und Anwendungsgrenzen auf. Mittels neu gewonnener Erkenntnisse aus 1:1 Feldversuchen im Illgraben, Kanton Wallis, skalierten Laborversuchen und durch die offengelegten Vor- und Nachteile bisheriger Ansätze resultiert folgender Lastansatz: Beim Stoppprozess eines Murgangs treten sowohl hydrostatische Lasten auf, die von der Dichte und Fliesshöhe des Murgangs abhängen, als auch dynamische Lasten, die von der Aufprallgeschwindigkeit zum Quadrat, der Dichte und einem Material- und Murgang-spezifischen Druckkoeffizienten abhängen. Demnach zeigen wässrige, schlammige Murgänge kleinere Druckbeiwerte und granulare, reibungsdominierte Murgänge grössere.
Ist die erste Murgangwelle durch die Barriere gestoppt, kann der weitere Auffüllprozess bildlich als ein sich Übereinanderschieben von Wellenschüben mit der Fliesshöhe des Murgangs angenähert und dadurch die jeweils auftretende Druckbelastung auf die Barriere ermittelt werden. Im gefüllten Zustand nähert sich die Belastung dem aktiven Erddruck, da das gestoppte Material durch die vorherrschende Auflast des überströmenden Murgangs immer mehr drainiert wird. [...]