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Debris-Influenced Sliding Laws and Basal Debris Balance

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

E.M. Shoemaker*
Affiliation:
Department of Mathematics and Statistics, Simon Fraser University, Burnaby, British Columbia V5A 1S6, Canada
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Abstract

In order to determine the effect of basal debris drag as a component in a sliding law, it is necessary to know the basal debris concentration. Does, for example, this debris concentration exhibit uniformity, in an average sense, across a valley? What effect does a localized region of high quarryability have on basal debris concentration down-stream? The analysis presented here suggests that, for the case of sparse debris, debris concentration tends to be uniform over the entire bed. Consequently, the debris-drag term in a sliding law will also tend to be uniform.

In order to reach the above conclusions, it is necessary to consider debris balance, the balance of the quarrying, abrasion, and debris-flushing rates. This entails proposing and testing quarrying and flushing laws, since these laws have not been previously proposed. It is concluded that the quarrying, flushing, and erosion rates depend weakly on the sliding velocity. Furthermore, the abrasion rate is negligible compared to the quarrying rate. (This conclusion depends partially on the definition of abrasion.) The quarrying rate also depends on other factors such as the effective pressure_pressure-fluctuation mechanism; the cross-valley dependency of this mechanism is investigated. The flushing rate is found to depend on the ratio, N-channel area/bed area, and on average N-channel diameter.

Résumé

Résumé

Si l’on veut déterminer l’influence de la traînée due aux débris rocheux sur la loi de glissement, on doit donnaître la concentration de la glace basale en débris. Cette concentration est-elle, par exemple, en moyenne, uniforme dans une vallée? Quel effet peut avoir une région facile à excaver sur la concentration en débris à l’aval? L’analyse que nous présentons ici suggère que, dans le cas d’une faible concentration, celle-ci tend à être uniforme sur tout le lit. Ainsi le terme de la loi de glissement prenant en compte la traînée due aux débris tendra lui aussi à être uniforme.

Pour arriver aux conclusions ci-dessus on doit examiner le bilan des débris, le bilan de débitage, l’abrasion et la vitesse d’élimination des débris. Cela nous amène à proposer et à tester des lois régissant l’abbatage et l’élimination des débris car aucune loi concernant ces phénomènes n’a été proposée auparavant. On en conclut que les vitesses d’abbatage, d’élimination et d’érosion dépendent peu de la vitesse de glissement. En outre l’abrasion est négligeable comparée à l’abbatage. (Cette conclusion dépend du sens que l’on donne en terme abrasion.) La vitesse d’abbatage sous-glaciaire dépend aussi d’autres facteurs (pression effective – fluctuations de pression) et l’on examine les variations latérales de ce mécanisme. La vitesse d’élimination des débris dépend du rapport surface des chenaux/surface du lit et du diamètre moyen des chenaux sous-glaciaires.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Zur Bestimmung der Wirkung der Hemmung durch Schutt am Untergrund als Komponente in einem Gleitgesetz ist die Kenntnis der Schuttkonzentration am Untergrund erforderlich. Weist zum Beispiel diese Schuttkonzentration quer zu einem Tal mittlere Gleichmassigkeit auf? Welche Wirkung hat ein begrenztes Gebiet hoher Brüchigkeit auf die Schuttkonzentration am Untergrund stromabwärts? Die hier vorgelegte Analyse deutet darauf hin, dass im falle spärlichen Schuttes dessen Konzentration zur Gleichmässigkeit über das ganze Bett hin neigt. Folglich tendiert der Ausdruck für die Schutthemmung in einem Gleitgesetz ebenfalls zur Gleichförmigkeit.

Um zu den genannten Folgerungen zu kommen, muss die Schuttbilanz betrachtet werden, nämlich die Bilanz von Ausbruch, Abrasion und Abfuhr des Schuttes. Dies führt zum Vorschlag und zur Erprobung von Ausbruchs- und Abfuhrgesetzen, die bisher nicht in Erwägung gezogen worden sind. Es lässt sich zeigen, dass sowohl die Ausbruchs- wie die Abfuhr- und die Erosionsraten nur schwach von der Gleitgeschwindigkeit abhängen. Weiter ist die Abrasionsrate gegenüber der Ausbruchsrate vernachlässigbar. (Diese Folgerung hängt teilweise von der Definition für Abrasion ab.) Die Ausbrucdhsrate hängt von noch anderen Faktoren wie dem Mechanismus zwischen effektivem Druck und Druckschwankungen ab; der Verlauf dieses Mechanismus quer zum Tal wird untersucht, für die Abfuhrrate ergibt sich eine Abhängigkeit vom Flächenverhältnis zwischen N-Kanälen und Untergrund sowie vom mittleren Durchmesser der N-Kanäle.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1986
Figure 0

Table I.