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Master Thesis

Évaluation des méthodes in-situ des mesures de résistance à l'enfoncement et de résistance au cisaillement de la neige

Résumé : Les propriétés mécaniques des différentes strates de neige et leur agencement sont des éléments déterminants pour estimer la stabilité du manteau neigeux. Sur le terrain, les nivologues caractérisent la cohésion de la neige, c'est-à-dire sa capacité à supporter une contrainte mécanique, au travers de deux principaux instruments : les pénétromètres et les scissomètres. Le principe d’un pénétromètre est de mesurer la résistance mécanique à l’enfoncement d’une tige pointue, la sonde, que l’on introduit verticalement dans le manteau neigeux. Le scissomètre mesure la résistance au cisaillement d’une strate de neige en lui appliquant un moment de torsion. L’objectif de ce stage était d’évaluer les mesures des scissomètres disponibles au CEN et de comparer la résistance à l’enfoncement obtenue par un nouveau pénétromètre (le SP1) à celle obtenue par le pénétromètre usuel (la sonde de battage) et un pénétromètre de référence (le SMP). Nous avons montré que la majorité des scissomètres utilisés présentait un défaut mécanique (mauvais étalonnage du dynamomètre ou vitesse de rotation de la bague de graduation non dépendant de celle du cylindre), ne permettant pas une mesure correcte. Par ailleurs, l’abaque utilisée pour transcrire la graduation observée sur le scissomètre en une résistance au cisaillement présente des différences avec nos propres calculs. L’estimation de la cohésion de la neige par les pénétromètres représente donc une alternative intéressante. Pour comparer les pénétromètres, nous avons effectué sur le terrain (La Grave, mars 2015), un sondage avec chaque instrument (SMP/SP1/Sonde de battage) à quelques centimètres de distance. Puis nous avons reproduit ces mesures à quelques mètres de distance pour évaluer comment chaque pénétromètre traduit la variabilité spatiale du manteau neigeux. Nous avons vérifié que les hétérogénéités spatiales horizontales du manteau neigeux à l’échelle d’une dizaine de centimètres sont négligeables, ce qui permet effectivement de comparer les sondages effectuées. Notre comparaison montre que (1) la faible résolution de la sonde de battage ne permet pas (ou peu) d’identifier les couches fragiles du manteau neigeux. (2) la sensibilité du SP1 en contrainte permet de distinguer toutes les couches identifié par le SMP, le pénétromètre de référence, mais qu’il peut présenter d’importante erreur (± 15 cm sur une épaisseur de 50 cm), sur la profondeur des couches détectées. Cette imprécision limite l’interprétation de la variabilité spatiale mesurée par le SP1. La résolution en force du SP1 est donc plus importante que celle de la sonde par battage mais sa précision en profondeur largement inférieure à celle du SMP. Ce défaut du SP1 est tout de même à nuancer par rapport à sa facilité d’utilisation et sa légèreté. Le SP1 est en effet nettement moins encombrant et plus léger que le SMP. De même, il est plus compact que la sonde de battage et ses mesures nettement plus rapides.
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https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01285555
Contributor : Iuga Uga <>
Submitted on : Wednesday, March 9, 2016 - 2:24:29 PM
Last modification on : Friday, July 10, 2020 - 7:58:46 AM
Long-term archiving on: : Sunday, November 13, 2016 - 12:53:41 PM

Identifiers

  • HAL Id : dumas-01285555, version 1

Citation

Thibault Pilloix. Évaluation des méthodes in-situ des mesures de résistance à l'enfoncement et de résistance au cisaillement de la neige. Climatologie. 2015. ⟨dumas-01285555⟩

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