VOCABULAIRE TECHNIQUE INTERNATIONAL DE L'INGÉNIEUR

3 8 8 LA H O U I L L E B L A N C H E Jvis 1954

V o c a b u l a i r e T e c h n i q u e I n t e r n a t i o n a l de l ' I n g é n i e u r

T h e E n g i n e e r ' s T e c h n i c a l a n d I n t e r n a t i o n a l V o c a b u l a r y

a v e c l e c o n c o u r s d e M. G. R A N S F O B D e t d u P r o f e s s e u r G I R O U D

T E R M E S R E L A T I F S A U G E L , A L A N E I G E E T A L A G L A C E <*)

L A G L A C E E T L A T E C H N I Q U E

P E R T U R B A T I O N S C A U S É E S P A R L A G L A C E D A N S L ' E X P L O I T A T I O N D E S B A R R A G E S E T D E S C E N T R A L E S H Y D R O - É L E C T R I Q U E S

(Suite)

P O U S S É E D E LA G L A C E S U R L E S B A R R A G E S

L a p r e s s i o n p o u v a n t ê t r e e x e r c é e p a r u n e n a p p e d e glace c o n t r e u n b a r r a g e é t a i t , a u t r e f o i s , e s t i m é e à e n v i r o n 6 0 1 p a r m è t r e l i n é a i r e a u x U.S.A. cl e n S u è d e , a l o r s q u ' e n N o r v è g e la p r a - t i q u e é t a i t d ' a d o p t e r d e s chiffres n ' a t t e i g n a n t p a s

10 t / m .

O n e s t i m e g é n é r a l e m e n t q u e le p r e m i e r d e c e s d e u x chiffres e s t b i e n t r o p é l e v é ; il é t a i t c a l c u l é s u r la b a s e de la r é s i s t a n c e de la glace à l'écra- s e m e n t . Si on l ' e s t i m e à 30 k g / c m - (elle v a r i e b e a u c o u p , en fait, avec la t e m p é r a t u r e et la v i - tesse d ' a c c r o i s s e m e n t d e la p r e s s i o n ) et si on la s u p p o s e r é a l i s é e à la s u r f a c e s u p é r i e u r e d ' u n e n a p p e de glace p o u r s ' a b a i s s e r d e f a ç o n u n i f o r m e j u s q u ' à la s u r f a c e i n f é r i e u r e où elle e s t n u l l e , u n e n a p p e d e 45 c m p o u r r a i t d é v e l o p p e r u n e p o u s s é e d e 07 l / m . U n e façon p l u s r a t i o n n e l l e de p o s e r le p r o b l è m e doit p r e n d r e e n c o n s i d é r a - lion d ' a u t r e s p r o p r i é t é s d e la glace, e n p a r t i c u - lier sa p l a s t i c i t é s o u s p r e s s i o n . L a p o u s s é e réelle d é p e n d de la v i t e s s e d ' a c c r o i s s e m e n t d e la t e m -

'..'} La Houille Blanche, n»* 4, 5, G, 1950 — n°» 1 , 3, I, 5. li. 1951 — n" 1, 1952.

T H E V O C A B U L A R Y O F F R O S T , S N O W A N D I C E

I C E E N G I N E E R I N G

I C E T R O U B L E S I N D A M A N D H Y D R O - E L E C T R I C P L A N T O P E R A T I O N

( Continuée!)

Ici: T H R U S T O N D A M S

T h e t h r u s t w h i e h a n ice s h e e t is c a p a b l e of e x e r t i n g a g a i n s t a d a m w a s f o r m e r l y e s t i m a t e d to be of t h e o r d e r of 40,000 lb. p e r l i n e a r foot i n t h e U.S.A. a n d S w e d c n , I h o u g h N o r w e g i a n p r a c l i e e lias b e e n t o t a k e figures of l e s s t h a n 7,000 lb. p e r l i n e a r foot.

It is n o w g e n e r a l l y a g r e e d t h a t t h e f o r m e r v a l u e is far t o o h i g h . T h e b a s i s on w h i e h f i g u r e s of t h i s o r d e r w e r e calculaient w a s t h e c r u s h i n g s t r e n g t h of ice. T a k i n g t h i s a t 400 lb. p e r s q u a r e i n c h (it v a r i e s g r e a t l y w i t h t e m p é r a t u r e a n d r a t e of l o a d i n g i n a c t u a l f a c t ) , a n d a s s u m i n g il l o be realized a t t h e u p p e r s u r f a c e of a s h e e t of ice, w i t h a u n i f o r m v a r i a t i o n a c r o s s t h e c r o s s - s e c t i o n clown t o z é r o s t r e s s a l t h e u n d e r s u r f a c e , a n 1 8 "

s h e e t c o u l d d e v e l o p a I h r u s l of 43,200 !b. p e r l i n e a r foot. A m o r e r a t i o n a l a p p r o a c h lo Ihe p r o b l e m m u s t t a k e a c c o u n t of o t h e r p r o p e r t i e s of ice, in p a r l i c u l a r , i t s p l a s t i c llow u n d e r p r e s - s u r e . T h e a c t u a l I h r u s l will d é p e n d on Ihe r a t e of t e m p é r a t u r e r i s e , a s well a s t h e ri se itself.

R é c e n t c a l c u l a t i o n s b a s e d o n a s m u c h d a l a a s is a v a i l a b l e on t h e yield of ice u n d e r p r e s s u r e , a n d w i t h r e a s o n a b l e a s s u m p t i o n s a s lo t e m -

Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1954039

J r i N 1 9 5 1 LA H O U I L L E B L A N C H E 3 8 9

p c r a t u r e a u s s i b i e n q u e de c e t t e t e m p é r a t u r e m ê m e . D e s c a l c u l s r é c e n t s , b a s é s s u r t o u s les r e n s e i g n e m e n t s q u e l'on a p u r é u n i r c o n c e r n a n t la c o m p r e s s i b i l i l é de la glace s o u s p r e s s i o n et s u r d e s h y p o t h è s e s r a i s o n n a b l e s q u a n t à l'ac- c r o i s s e m e n t de t e m p é r a t u r e , o n t i n d i q u é q u ' i l é t a i t suffisant de p r é v o i r , p o u r les b a r r a g e s c o n s - t r u i t s a u x U.S.A., d e s p o u s s é e s c o m p r i s e s e n t r e 7 , 5 et 3 0 t / m . L e s c a l c u l s p a r t a n t d e c e t t e b a s e s e m b l e n t j u s t e s d a n s le c a s de n a p p e s d e glace d é p a s s a n t 3 0 c m d ' é p a i s s e u r , m a i s les n a p p e s p l u s m i n c e s y é c h a p p e n t à c a u s e de la f o r m a t i o n de c r ê t e s d e p r e s s i o n (reefing) ; cela d e v i e n t a l o r s u n p r o b l è m e de s t a b i l i t é et o n n ' a p a s e n c o r e p u b l i é d e s o l u t i o n s a t i s f a i s a n t e t e n a n t c o m p t e , e n t r e a u t r e s , de l'effet s u r la glace de la p o u s s é e h y d r o s t a t i q u e .

Il c o n v i e n t d ' a j o u t e r a u x c o n s i d é r a t i o n s c i - d e s - s u s q u e la p r e s s i o n e x e r c é e p a r u n e n a p p e de glace d é p e n d é v i d e m m e n t de la t o p o g r a p h i e d u r é s e r v o i r d ' a c c u m u l a t i o n ; si, p a r e x e m p l e , u n b a r - r a g e est bâti en face d ' u n e rive b o u r b e u s e , la glace

t e n d r a à r e p o u s s e r la v a s e et à l ' a c c u m u l e r en m o n t i c u l e s p l u t ô t q u ' à a g i r c o n t r e le b a r r a g e . Si le n i v e a u de la r e t e n u e v a r i e c o n s t a m m e n t , la glace se b r i s e le l o n g d e s b o r d s et le d a n g e r de p o u s s é e e s t r é d u i t , b i e n q u e la n a p p e p u i s s e e n - c o r e s ' é t e n d r e , c a r l'eau p e u t geler d a n s les fissu- r e s en u n e n u i t . L ' i n c l i n a i s o n d e s p a r e m e n t s d e s b a r r a g e s n e c o n s t i t u e p a s u n e d é f e n s e c o n t r e la glace, à c a u s e de la p l u s g r a n d e s u r f a c e c o n t r e l a q u e l l e elle a d h è r e . L e d a n g e r de la p r e s s i o n c a u s é e p a r la glace est r é d u i t , d u fait q u ' i l n e f a u t en t e n i r c o m p t e q u e l o r s q u e la s u r f a c e de l'eau est en d e s s o u s d u n i v e a u de la c r ê t e d é v e r - s a n t e .

L e s m e s u r e s d e p o u s s é e de la glace ne s o n t p a s n o m b r e u s e s : la p l u s h a u t e e n r e g i s t r é e s e m b l e a v o i r été 3 1 t / m e x e r c é e e n t r e d e s p i l e s de p o o l p a r u n e n a p p e d e 3 0 c m . U n e v i o l e n t e p o u s s é e d e g l a c e (ice push) ( a u g m e n t a t i o n s o u d a i n e de la p r e s s i o n ) q u i se p r o d u i s i t à Safe H a r b o r D a m CU.S.A.), e m p i l a de la glace c o n t r e le b a r r a g e à u n e h a u t e u r de p r è s de 1 0 m . D ' a p r è s les d é - f o r m a t i o n s c a u s é e s a u x v a n n e s , on a p u c a l c u l e r q u e la p o u s s é e q u i en r é s u l t a s u r le b a r r a g e n e d é p a s s a p a s 2 3 t / m .

S'il s'agit d ' u n b a r r a g e de b a s s e - c h u t e au t r a - v e r s d ' u n c o u r s d ' e a u c h a r r i a n t d e s g l a ç o n s , c e u x - ci p e u v e n t ê t r e a r r ê t é s , o p p o s e r à l ' é c o u l e m e n t de la r i v i è r e u n e c e r t a i n e r é s i s t a n c e de f r o t t e m e n t , p r o v o q u a n t a i n s i l ' a p p a r i t i o n de p o u s s é e s s u r les o u v r a g e s . Cela se p r o d u i r a a u s s i s'il s'agit d ' u n e n a p p e de glace bien q u e , d a n s ce c a s , ce sont les r i v e s q u i e n c a i s s e r o n t la p r e s s i o n , ce qui a peu d ' i m p o r t a n c e si le c o u r a n t est l e n t .

U n a r t i c l e de M . L. V A D O T , d a n s u n d e s p r é c é - d e n t s n u m é r o s de la Houille Blanche ( 4 / 1 9 4 0 0 . t r a i t a i t la q u e s t i o n et m o n t r a i t q u e la p o u s s é e é t a i t de l ' o r d r e de 4 t / m , p o u r d e s r i v i è r e s où la

p e r a t u r e r i s e , b a v e i n d i c a t e d t h a ï d e s i g n t h r u s t s of b e t w e e n 5 , 0 0 0 a n d 2 0 , 0 0 0 lb. p e r l i n e a r foot a r e a d é q u a t e for d a m s b u i l t u n d e r U.S. c o n d i - t i o n s . C a l c u l a l i o n s on t h i s b a s i s a p p e a r j u s l i - fied for s h e e t s of a I h i c k n e s s over 1 2 " , b u t t h i n n e r s h e e t s l'ail often by '' r e e f i n g " i.e., t h e f o r m a t i o n of p r e s s u r e r i d g e s ; t h e p r o b l e m t h e n b e c o m e s o n c of s l a b i l i l y , a n d no s a t i s f a c t o r y s o l u t i o n , i n e l u d i n g t h e cll'eet of t h e d o t a t i o n forces on t h e ice, b a s yet b e e n p u b l i s b e d .

In a d d i t i o n lo t h e a b o v e c o n s i d é r a t i o n s , t h e t h r u s t d e v e l o p c d by a n ice s h e c t will c l e a r l y d é p e n d on r é s e r v o i r l o p o g r a p h y ; Unis, i n t h e c a s e of a d a m b u i l t f a c i n g an o p p o s i t e s h o r e of soft i n u d , ice a c t i o n will tend to p u s h Ihe i n u d u p i n t o r i d g e s r a l l i e r l h a n tend t o a c t a g a i n s t t h e d a m . If r é s e r v o i r level is c o n s t a n t l y v a r i e d , Ihe ice will be b r o k e n u p a l o n g t h e e d g e s , a n d i h e liabilily of a d a n g e r - o u s t h r u s t r e d u c e d , I h o u g h t h e e x p a n s i o n of Ihe s h e e t , o w i n g to w a t e r freezing u p o v e r n i g h t in c r a c k s , m u s l be c o n s i d e r e d . S l o p i n g faces of d a m s a r e nol a s a f e g u a r d a g a i n s t ice t h r u s t , on a c c o u n l of t h e g r e a l e r a r e a of d a m face against.

w h i e h t h e ice a d h è r e s . T h e s e r i o u s n e s s of ice p r e s s u r e is r e d u c e d by Ihe l a d l h a t il is lo be t a k e n a c c o u n l of o n l v w h e n t h e w a t e r s u r f a c e is b e l o w Ihe s p i l l w a y c r e s t .

M e a s u r e m e n l s of ice t h r u s t b a v e not been n u m e r o u s . T h e h i g b e s t r e p o r t e d a p p e a r s t o be 2 1 , 0 0 0 lb. p e r l i n e a r fool e x e r t e d b y a 1 2 " ice s h e e t b e t w e e n b r i d g e p i e r s ; o n e s e v e r e i c e p u s h ( s u d d e n i n c r e a s c in ice p r e s s u r e ) e x p e r i e n c e d at Safe H a r b o r D a m , U.S.A., w h i c h w a s s u c b a s to pile ice u p lo 3 0 ' h i g h a g a i n s t t h e d a m , e x e r t e d no m o r e t h a n 1 5 , 0 0 0 lb. l i n e a r fool, a s c a l c u l a l e d from t h e b u c k l i n g of c r e s t g â t e s .

In (lie c a s e of a low d a m s i l t i a l e d a e r o s s a s t r e a m c a r r y i n g drift ice, a t h r u s l will be d e v e l o p e d , o w i n g lo t h e f r i e l i o n a l r é s i s t a n c e of t h e drift ice held b a e k b y t h e d a m to llie d o w of t h e r i v e r ; Ibis will a l s o be t h e e a s e w i t h sheel ice, t h o u g l i in t h i s c a s e t h e b a n k s of t h e s t r e a m will reçoive t h e t h r u s t , w h i c h will not be s u b - s l a n t i a l in Ihe c a s e of s l o w i y - m o v i n g w a t e r . An a r t i c l e in a p r e v i o u s i s s u e of La Houille Blanche.

b y M . L . V A D O T (n" 4 , 1 9 4 6 ) d e a l l w i t h I b i s (pies- lion, a n d it w a s s b o w n l h a t t h e t h r u s l w a s of Ihe o r d e r of 2 , 5 0 0 lb. p e r l i n e a r fool in Ihe case of r i v e r s p a e k e d w i l h ice lo a d i s t a n c e of 1 k m

glace s ' a c c u m u l a i t s u r u n e d i s t a n c e de 1 k m en a m o n l d u b a r r a g e . L a force e x e r c é e est i m p o r - t a n t e p o u r u n b a r r a g e de b a s s e c h u t e ; il f a u t en t e n i r g r a n d c o m p t e d a n s l ' é t a b l i s s e m e n t d e s e s t a - c a d e s f l o t t a n t e s et d e s m u r s é c r é m e u r s .

C O N S T R U C T I O N S D A N S I . K S l i É G I O N S D l i P E R M A I R O S T .

O n e x a m i n e r a , s o u s ce t i t r e , la c o n s t r u c t i o n de b a r r a g e s , de r o u t e s et de b â t i m e n t s . L e p r o b l è m e f o n d a m e n t a l q u i se p o s e e s t celui de la t r a n s - m i s s i o n de la c h a l e u r . Si, d ' u n édifice, la c h a - l e u r p é n è t r e d a n s le sous-sol gelé, le dégel qui en r é s u l t e p r o d u i t u n a f f a i s s e m e n t s o u v e n t t r è s c o n s i d é r a b l e . Si u n e r é s e r v e d ' e a u est e m p r i s o n - n é e c o n t r e u n t a l u s c o n t e n a n t d e g r a n d e s q u a n - t i t é s d e g l a c e i n t e r s t i t i e l l e (snbsiirfacc ice ou intcrsticial ice) g l a c e q u i se t r o u v e s o u s la s u r - face d u sol, q u e l l e q u ' e n soit la n a t u r e (on l ' a p - pelle q u e l q u e f o i s a b u s i v e m e n t " ground ice il

(1,093 y d s . ) u p s t r e a m of t h e d a m . T h e foi ce is t h u s i m p o r t a n t in a l o v d a m , a n d v e r y i m p o r - t a n t in t h e d e s i g n of ice b o o m s a n d c u r l a i n w a l l s .

C O N S T R U C T I O N IN P K H M A F R O S T A R K A S

P r o b l e m s in t h e c o n s t r u c t i o n of d a m s , r o a d s a n d b u i l d i n g s a r e to be c o n s i d e r e d u n d e r t h i s h e a d i n g . T h e f u n d a m e n t a l p r o b l e m i n v o l v e d is o n e of h e a t t r a n s f e r ; t h u s , if b e a t f r o m a b u i l d i n g p é n é t r â t e s frozcn g r o u n d b e n e a t h , t h e r e s u l t i n g t h a w will lead lo a s u b s i d e n c e w h i e h is fre- q u e n t l y v e r y c o n s i d é r a b l e . If r é s e r v o i r w a t e r is i m p o u n d c d a g a i n s t a n e m b a n k m e n t c o n t a i n i n g l a r g e q u a n t i f i e s of s u b s u r f a c e i c e of i n t e r s t i t i a l i c e (i.e., ice b e l o w t h e s u r f a c e of t h e g r o u n d , of w h a t e v e r n a t u r e ; s o m e f i m e s i m p r o p e r l y called

^Cliché C a r m a s s i . '

Fu;. 1 . - D O N Z È U E - M O N D H A C O N . j a n v i e r lil.H • les vannes fin b a r r a g e sont envahies p a r les glaces.

Donzère-Moiulruyon in .htnuurii l!>"i-'i : llw i/ulrs in Ihr iltim nrc ice-bouiul.

.uni LA H O U I L L E B L A N C H E J n \ 1951

J i i x 195-1 LA H O U I L L E B L A N C H E

se p r o d u i t un a f f a i s s e m e n t c o n s i d é r a b l e d u sol, a l l a n t , d a n s q u e l q u e s c a s , j u s q u ' a u g l i s s e m e n t de t e r r a i n ou à l ' e f f o n d r e m e n t .

L ' i n s t a l l a t i o n d ' u n e r é s e r v e d ' e a u en s u r f a c e p e u t m ê m e p r o v o q u e r la d i s p a r i t i o n t o t a l e du p e r m a f r o s t . P a r c o n t r e la c o n s t r u c t i o n d ' u n b a r - rage en t e r r e ou d ' u n r e m b l a i fait m o n t e r le p e r - m a f r o s t . Le p r o b l è m e c o n s i s t e a l o r s à le m a i n t e - nir à u n n i v e a u c o n s t a n t à l ' i n t é r i e u r d u b a r r a g e ,

p o u r e m p ê c h e r sa d e s c e n t e et sa m o n t é e ; on y p a r v i e n t en f a i s a n t c i r c u l e r de l'air froid à l'in- t é r i e u r d u b a r r a g e en h i v e r , de f a ç o n q u e le r e m - blai soit assez r e f r o i d i p o u r n e p a s d é g e l e r en é t é .

Un b a r r a g e c o n s t r u i t d a n s le p e r m a f r o s t doit a v o i r les q u a l i t é s s u i v a n t e s :

U n e s o u p l e s s e lui p e r m e t t a n t de r é s i s t e r a u x t a s s e m e n t s ;

Une i s o l a t i o n t h e r m i q u e s u f f i s a n t e p o u r e m p ê - c h e r la c h a l e u r de l ' a t m o s p h è r e de p é n é - t r e r d a n s le sol et a u s s i ' p o u r e m p ê c h e r le froid de g a g n e r l'eau de la r e t e n u e .

g r o u n d i c e ) s e r i o u s s u b s i d i e n c e will o c c u r l e a d i n g in s o m e c a s e s to s l i d e s or c a v e i n s . W a t e r s l o r e d over p e r m a f r o s t m a y even lead to e n t i r e d i s a p - p e a r a n c e of t h e u n d e r l y i n g p e r m a f r o s t t a b l e . O n t h e o t h e r h a n d , t h e c o n s t r u c t i o n of a n e a r t h d a m , or of a h i g h w a y fill, r a i s e s t h e p e r m a f r o s t t a b l e . T h e p r o b l e m t h e n b e c o m e s o n e of î n a i n - t a i n i n g t h e p e r m a f r o s t a t a c o n s t a n t level w i t h i n t h e d a m lo avoid s u b s i d e n e e a n d swell, w h i e h is e n s u r e d by h a v i n g cold a i r c i r c u l a t c t h r o u g h t h e d a m in w i n t e r so t h a t t h e lill is u n d e r - c o o l e d e n o u g h not to t h a w in s u m m e r .

A d a m buill in p e r m a f r o s t r é g i o n s m u s t snlist'y t h e following r e q u i r e m e n t s :

F l e x i b i l i l y , lo s u s t a i n s u b s i d e n e e .

A d é q u a t e beat i n s u l a t i o n , lo p r e v e n l b e a t en- t e r i n g t h e g r o u n d f r o m t h e a t m o s p h è r e , a n d cold from c n l c r i n g t h e r é s e r v o i r w a t e r .

(Cliché M a x . ) F » ; . 2 . D o . N Z K i i E - M o N D n A G O N , j a n v i e r 1!),V1 : l a p o r t e a m o n t d e l ' é c l u s e e s t b l o q u é e p a r l a g l a c e .

Douze;e-Mondragon in Jnnunry 1',)">'i : tlie upstream lov.k gâte is blocUed by ice.

3 9 2 L A H O U I L L E B L A N C H E J U I N 1 9 5 1

- - Il d o i t c i r e sec p o u r r é s i s t e r a u gel s a n s d o m - m a g e .

il doit r e s t e r é t a n c h e m a l g r é d e s v a r i a t i o n s i m p o r t a n t e s d e t e m p é r a t u r e p o u v a n t a l l e r j u s q u ' à 160" V (90" C).

Il doit ê t r e m u n i d ' u n r e v ê t e m e n t c a p a b l e d e r é s i s t e r à de v i o l e n t e s p o u s s é e s de glace, -— E t r e c o m p o s é d e m a t é r i a u x r é s i s t a n t s , -— E l r é d u i r e a u m i n i m u m l'effet de c i s a i l l e -

m e n t d a n s le sol.

L e s e x i g e n c e s c i - d e s s u s é l i m i n e n t t o u s les b a r - r a g e s en b é t o n , s a u f le b a r r a g e p o i d s . Si ce d e r - n i e r s'affaisse, cela est d û à u n d é g e l i n é g a l d u s o u s - s o l (defrosting) ; il f a u t d o n c p r é v o i r d e t r è s n o m b r e u x j o i n t s de d i l a t a t i o n , s a n s p a r l e r de la p r i s e en c o n s i d é r a t i o n de g r o s s e s v a r i a - l i o n s d e t e m p é r a t u r e s . L e s b a r r a g e s en b o i s c o n - v i e n n e n t a u x b a s s e s c h u t e s , à c o n d i t i o n d ' ê t r e m u n i s d ' u n r e v ê l e m e n t s o l i d e . L e s b a r r a g e s en e n r o c h e m e n t s s o n t bien a é r é s et d r a i n é s . La p a r o i a v a l p e u t ê t r e 1 r e s r a i d e , m a i s il f a u t d o n - n e r à la face a m o n t , q u i doit ê t r e p r o t é g é e p a r d u c i m e n t à l ' a s p h a l t e c o u l é e n t r e d e s d a l l e s de p r o t e c t i o n en c i m e n l , u n e p e n t e q u i ne soit p a s . s u p é r i e u r e à 1 / 3 , p o u r p e r m e t t r e à la glace de g r i m p e r le long d e la p a r o i (cela n ' e s t d ' a i l l e u r s n u l l e m e n t c e r t a i n , é t a n t d o n n é le p o u v o i r a d h é - sif de la g l a c e ) .

L e s b a r r a g e s en t e r r e d o i v e n t ê t r e de c o n s t r u c - tion s e m b l a b l e , a v e c u n m a s q u e i m p e r m é a b l e s u r le p a r e m e n t a m o n t et u n n o y a u b â t i en m a t é - r i a u x p e r m é a b l e s . L e s t y p e s h a b i t u e l s de b a r - r a g e s en t e r r e c o n t e n a n t de l'eau ne p e u v e n t c o n v e n i r , c a r ils s o n t s u j e t s a u gel et à la d i l a - t a t i o n . O n p e u l en effectuer l ' a é r a t i o n p a r d e s c o n d u i t s de c i r c u l a t i o n d ' a i r ou m i e u x p a r u n e c o u c h e de g r a v i e r p o s é e s o u s le r e v ê t e m e n t i m - p e r m é a b l e et s ' é t e n d a n t s o u s le b a r r a g e , v e r s l'aval j u s q u ' à l ' e x t r é m i t é d e s ' p a r a f o u i l l e s . Celte c o u c h e s e r t a u s s i au d r a i n a g e .

L a c o n s t r u c t i o n de b a r r a g e s d a n s le p e r m a - frost p r é s e n t e d e s difficultés s p é c i a l e s . P a r e x e m p l e si, s u r l ' e m p l a c e m e n t d ' u n b a r r a g e p r o - jeté, on d é t r u i t en été la c o u v e r t u r e v é g é t a l e , le sol d é g è l e r a en p r o f o n d e u r , à m o i n s q u e l'on ne p r e n n e i m m é d i a t e m e n t c e r t a i n e s p r é c a u t i o n s : r e c o u v r i r la z o n e en q u e s t i o n d e g r a v i e r . L a c o n s t r u c t i o n d ' u n b a r r a g e en t e r r e d o i t ê t r e n é - c e s s a i r e m e n t l e n t e , p o u r en p e r m e t t r e le t a s s e - m e n t p r o g r e s s i f et la m o n t é e d u p e r m a f r o s t a v a n t la m i s e en e a u .

Si l'on c o n s t r u i t d e s r o u t e s d a n s ces r é - g i o n s , il est i m p o s s i b l e d ' e m p ê c h e r la c h a l e u r de se c o m m u n i q u e r à l ' i n f r a - s t r u c t u r e . II f a u t d o n c q u e l e s r o u t e s s o i e n t c o n s t r u i t e s s u r d e s sols n e se s o u l e v a n t p a s en g e l a n t , et n e s'affais- s a n t p a s au dégel, ou bien il f a u t d é g a g e r l e u r a s s i e t t e et la c o m b l e r de g r a v i e r . O n a r e n c o n t r é ,

D r y n e s s , lo r e s i s l f r e e z i n g w i t h o u t d a m a g e . Y V a l e r - t i g h l n e s s u n d e r e x t r ê m e t e m p é r a t u r e v a r i a t i o n s of u p lo 160" F ( 9 0 " C ) .

A d é q u a t e facîng, lo w i l h s l a n d s e v e r e ice t h r u s t .

Il m u s t be c o m p o s e d of r é s i s t a n t n i a l e r i a l s . It m u s t k c e p t h e s h e a r s t r e s s in t h e soil lo a m i n i m u m .

It lias b e e n c l a i m e d l h a t t h e a b o v e r e q u i r e - m e n t s e l i m i n a t e a l ! c o n c r è t e d a m s o t h e r t h a n t h e g r a v i l y t y p e . I n t h e l a l t e r , t i l t i n g i s c a u s e d by d i f f e r e n t i a l d e f r o s t i n g , so e x p a n s i o n j o i n t s m u s t t b e r e f o r e be l i b e r a l l y p r o v i d e d , even a p a r t f r o m Ihe a d d i t i o n a l c o n s i d é r a t i o n of l a r g e t e m - p é r a t u r e v a r i a t i o n s . T i i n b e r d a m s a r e s u i l a b l e l'or l o w h e a d s , I h o u g h s t r o n g f a c i n g is r e q u i r e d . Rockfill d a m s p r o v i d e good a é r a t i o n a n d d r a i n - a g e ; t h e d o w n s l r e a m face c a n be m a d e v e r y s t e e p , b u t t h e u p s t r e a m , w h i c h s h o u l d be p r o - tected by a s p h a l t i c c o n c r è t e laid b e t w e e n p r o t e c - tive c o n c r è t e s l a b s , s h o u l d be given a s l o p e of n o t less t h a n 1 in 3 to al low t h e ice sheet t o c r e e p u p on t h e d a m face ( t h o u g h il d o e s nol a p p e a r c e r t a i n t h a ï it will do so, o w i n g lo t h e a d h e s i v e p o w e r of i c e ) .

E a r t h f i l l d a m s s h o u l d b e of s i m i l a r c o n s t r u c - t i o n , w i t h a n i m p e r v i o u s b l a n k c t laid on t h e u p s t r e a m face, a n d t h e m a i n b o d y of t h e d a m b u i l t f r o m p e r v i o u s m a t e r i a l s ; t h e u s u a l t y p e s of earthfill d a m c o n t a i n i n g w a t e r a r e not s u i l a b l e , a s t h e y a r e s u b j e c t t o f r e e z i n g a n d s w e l l i n g . A é r a t i o n m a y be e n s u r e d b y l a y i n g a i r - d u c t s , or b e t t e r , b y l a y i n g a c o a r s e g r a v e l l a v e r u n d e r t h e i m p e r v i o u s b l a n k c t a n d e x t e n d i n g b a c k u n d e r t h e b a s e of t h e d a m lo t h e d o w n s l r e a m t o c . T h i s l a v e r a l s o p r o v i d e s d r a i n a g e .

T h e c o n s t r u c t i o n of d a m s i n p e r m a f r o s t r é g i o n s p r é s e n t s s o m e spécial difficulties, a s , for e x a m p l e , if a v é g é t a t i o n c o v e r is s t r i p p e d f r o m t h e p r o p o s e d d a m site i n s u m m e r , t h e g r o u n d will be d e f r o s l e d u n l e s s p r é c a u t i o n s ( c o v e r i n g Ihe a r e a w i t h g r a v e l fi 11) a r e i m m e d i a l e l y l a k e i i . C o n s t r u c t i o n of e a r l h l i l l d a m s i s n e e e s s a i ï l v slow, to a l l o w c o n s o l i d a t i o n a n d lo r a i s e t h e p e r - m a f r o s t t a b l e b e f o r e filling.

In r o a d c o n s t r u c t i o n I b r o u g h p e r m a f r o s t a r e a s . it is i m p o s s i b l e t o p r e v e n t h e a l I r a n s f e r to t h e s u b g r a d e , a n d r o a d s m u s t c o n s é q u e n t !y e i l h e r be l o c a t e d on m a t e r i a l s w h i c h d o n o t h e a v e on freezing, o r s u b s i d e on t b a w i n g . or i h e r o a d b e d m u s t be s t r i p p e d a n d b a c k f i l l e d ' w i l h g r a v e ! . P a r - t i c u l a r dil'ficully b a s b e e n e n c o u n l c r e d w i t h soils

J U I N 1 9 5 1 LA H O U I L L E B L A N C H E 3 9 3

p o u r c e r t a i n s sols, d e s difficultés p a r t i c u l i è r e s : u n e fois q u e l ' e n l è v e m e n t de la c o u c h e v é g é t a l e p r o t e c t r i c e a c a u s é leur dégel, ils se s o n t r é d u i t s en b o u e où s'enlise le m a t é r i e l d e c o n s t r u c t i o n .

Un p r o b l è m e bien spécial a u s s i est celui d e la f o r m a t i o n d e glace d e s u r f a c e ("appelée " nidyeds "

en R u s s i e ) en d e s p o i n t s où l ' é c o u l e m e n t n a t u r e l de la n a p p e e s t a r r ê t é a u d é b u t d e l'hiver p a r u n gel p r é c o c e d u sol. Ceci se p r o d u i t s o u v e n t q u a n d l ' i n f r a s t r u c t u r e gelée d ' u n e r o u t e a r r ê t e l'écoule- m e n t d ' u n côté d e la r o u t e à l ' a u t r e , d a n s u n sol n o n gelé. D ' a u t r e s c o n s t r u c t i o n s p e u v e n t ê t r e éga- l e m e n t m e n a c é e s p a r ce p h é n o m è n e q u i p e u t ê t r e a u s s i p r o d u i t p a r d e l ' e a u c o u r a n t e .

L a s o l u t i o n c o n s i s t e à i n t e r c e p t e r l ' é c o u l e m e n t , s'il n ' e s t p a s t r o p i m p o r t a n t , d e m a n i è r e à f o r m e r le « n a l y e d » a s s e z loin d e l ' e n d r o i t q u e l ' o n v e u t p r o l é g e r . O n p e u t c r e u s e r , en d ' a u t r e s c a s , d e s fossés d e d r a i n a g e , m a i s il f a u t v e i l l e r à les e m p ê - c h e r d e geler. O n p e u t les p r o t é g e r en les c o u v r a n t de n e i g e . L ' e n t r e t i e n c o n s i s t e a l o r s à c o u v r i r les fossés en a u t o m n e et à les d é c o u v r i r a u p r i n - t e m p s . E n ce q u i c o n c e r n e les b â t i m e n t s , il f a u t e m p ê c h e r la c h a l e u r d e se c o m m u n i q u e r a u sol gelé. L e seul m o y e n efficace d e le f a i r e e s t de m a i n t e n i r le b â t i m e n t a u - d e s s u s d e la s u r f a c e d u sol et d e p e r m e t t r e à l ' a i r froid d e c i r c u l e r e n t r e les d e u x , E n p e r m a f r o s t les p i l o t i s d o i - v e n t ê t r e d e s c e n d u s j u s q u ' à la c o u c h e gelée. Ils d o i v e n t y p é n é t r e r à u n e p r o f o n d e u r d o u b l e d e celle d u sol n o n gelé en p e r m a n e n c e , p o u r offrir u n e b o n n e g a r a n t i e c o n t r e les s o u l è v e m e n t s . O n n e p e u t p a s b a t t r e l e s p i e u x d a n s le sol g e l é ; il f a u t d ' a b o r d le d é g e l e r m o m e n t a n é m e n t , m a i s il v a u t m i e u x n e d é g e l e r q u e le m i n i m u m d e s u r f a c e , égal, p a r e x e m p l e , à la s e c t i o n d u p i e u x l u i - m ê m e .

(.1 suivre.)

w h i e h , a f t e r b e i n g l h a w e d b y t h e r e m o v a l of a p r o t e c t i v e c o v e r of v é g é t a t i o n , h a v e t u r n e d i n l o a n i u d w h i e h b o g s d o w n c o n s t r u c t i o n e q u i p m e n l .

A spécial p r o b l e m w h i e h b a s a r i s e n in p e r - m a f r o s t a r e a s i s Ihe f o r m a t i o n of s u r f a c e ice, called " n a l y e d s " i n R u s s i a , a l p o i n t s w h e r e i h e n a t u r a l llow of s u b s u r f a c e w a t e r is b l o e k e d e a r l y in t h e w i n t e r b y e a r l y f r e e z i n g of t h e soil. T h i s f r e q u e n t l y o c c u r s w h e r e a frozen r o a d base c u l s olï t h e llow f r o m u n f r o z e n soil on o n e side of I h e r o a d to t h e o t h e r . It m a y e q u a l l y m e n a c e o t h e r s t r u c t u r e s , a n d m a y a l s o b e p r o d u c e d b y r i v e r w a t e r .

T h e s o l u t i o n is to i n t e r c e p t t h e llow, p r o v i d e d it i s n o t t o o g r e a t , a n d to f o r m I h e n a l y e d at s o m e d i s t a n c e f r o m t h e place w h i e h is to be p r o t e c t e d . D r a i n a g e d i l c b e s m a y be e o n s t r u c l e d in o t h e r c a s e s , t h o u g h t h è s e need spécial c o n - s i d é r a t i o n i n d e s i g n so t h a t t h e y a r e p r e v e n t e d f r o m f r e e z i n g ; b e a t i n s u l a t i o n s h o u l d be p r o v i d e d by a s n o w c o v e r i n g s u p p o r l e d a c r o s s I h e d i l c b . M a i n t e n a n c e c o n s i s t s in c o v e r i n g Ihe d i l c l i e s in t h e a u t u i n n a n d r e m o v i n g t h e c o v e r in t h e s p r i n g .

In t h e c a s e of b u i l d i n g s , beat I r a n s f e r lo Ihe frozen g r o u n d m u s t be p r e v e n t e d . T h e o n l y effective m e a n s of d o i n g t h i s is to s u p p o r t t h e b u i l d i n g a b o v e t h e g r o u n d a n d to k e e p cold a i r in c i r c u l a t i o n b e n e a t l i . P i l e s in p e r m a f r o s t r é g i o n s m u s t be c a r r i e d r i g h t d o w n i n l o I h e frozen l a y e r ; a d e p t h of p é n é t r a t i o n i n t o t h e l a t t e r of t w i c e t h e d e p l h in g r o u n d n o t p e r - n i a n e n t l y frozen is a n a d é q u a t e s a f e g u a r d a g a i n s t h e a v i n g . P i l e s c a n n o l b e d r i v e n d i r e c l l y i n l o p e r m a f r o s t ; it m u s t be l e m p o r a r i l y u n - frozen first, I h o u g h best r e s u l l s a r e o b t a i n e d w i t h t h e m i n i m u m a r e a u n f r o z e n , i.e., t h e c r o s s - s e c t i o n of t h e p i l e itself.

(lo be contimied.)

P E R M A F R O S T o u P E R G É L I S O L Pour le lecteur f r a n ç a i s , nous donnons ci-dessous, avec leur définition, un certain nombre de termes que l'Ingénieur risque de rencontrer dans la littérature de langue anglaise — amé- ricaine surtout — sur ce sujet. Rappelons d'abord que le mot permafrost. forgé à partir de permanent frozen ground désigne d'une façon générale les terrains gelés en permanence. Bien qu'il ne corresponde pas très exactement à cette définition, le mot S c a n d i n a v e tjiile est employé p a r

les géographes français pour permafrost. Le terme russe wcrzlota se rencontre lui aussi. Enfin, Kirk Bryan a pro-

p o s é le terme pcryclisol, dont on peut, semble-t-il, souhaiter l'adoption.

Permafrost table. — C'est la limite supérieure du permafrost, qui, naturellement peut fort bien ne pas corres- pondre à la limite inférieure atteinte par le dégel saisonnier de la couche superficielle (jrosl lablc).

P E R M A F R O S T

The ternis given below are likely to be encouiitcrcd in the technique literature on permafrost, whieh, as the rcader will be aware, dénotes pernianently frozen ground or rock.

Permafrost table:

By analogy with water tables, this is delincd as the upper surface of permafrost. It does not necessarily correspond to the lower limit of the seasonal tbaw (frosl table).

Intrapermafrost water is water contained in tmfro/.en layers, lenses or veins within a hody of permafrost.

Subpermafrost water is water beneatli the permafrost, just as suprapermafrost water is water overlying the permafrost table.

:Î!M L A H O U I L L E B L A N C H E JUIN 1 9 5 1

lntrapermafrosl water. — l.'eau qui se trouve au .sein ilu permafrost, dans les zones épargnées par le gel (eau intercalaire).

Subpermafrost water ou subwater. — L'eau qui se trouve en dessous du permafrost ( t ' a » profonde).

Suprapermafrost water. — C'est la nappe qui repose sur la limite supérieure imperméable du permafrost.

Zéro amplitude. — A l'intérieur du permafrost, seule la couche superficielle est sensible aux variations saisonnières de température, lin dessous de cette couche, la température est constante au cours de l'année et ne se modifie que len- tement avec la profondeur. Le niveau en dessous duquel les variations saisonnières deviennent insensibles est appelé depth of seasonal change (niveau limite des variations saisonnières), level of zéro annual amplitude ou en- core plus simplement level of zéro amplitude (niveau isotherme).

Dégradation of permafrost. — Le permafrost n'est pas absolument immuable : il peut disparaître ou s'atténuer dans certaines régions par suite d'évolutions climatiques, géolo- giques, hydrologiques. ou par suite de modifications artifi- cielles. Ce processus peut se faire de haut en bas, de bas en haut, ou les deux à la lois. Ce phénomène est appelé dégradation of permafrost (déiiraiiation du permafrost).

Aggradation of permafrost. — C'est l'inverse du pré- cédent : aggradalimi du permafrost.

Active permafrost. — Permafrost latent : permafrost qui, ayant pour une raison accidentelle quelconque, naturelle ou artificielle, subi un dégel, est à même de reprendre son état initial.

Layered permafrost. — l'erniafrost stratifié : autrement dit un terrain comportant des couches superposées succes- sives de permafrost et de terrains non gelés.

Spcradic permafrost. — C'est un permafrost, qui se présente, en plan, sous la forme de taches discontinues.

Dry permafrost. — Permafrost qui ne contient pas de glace.

Dry l'rozen ground. — Terrain dont la température est passagèrement inférieure à (I" C. mais qui ne contient pas de glace.

Active layer. - - Au-dessus du permafrost, il y a natu- rellement une couche d'épaisseur variable (dans le temps et dans l'espace), qui gèle en hiver et dégèle au printemps et en été. C'est la couche active.

Frost table. — La profondeur atteinte par le dégel sai- sonnier est essentiellement variable d'une année à l'autre, d'un point à un autre. La surface, très irrégulière, consti- tuant la limite inférieure de la couche soumise au dégel est appelée frost table (nappe (/cire), par analogie avec le vocabulaire des nappes aquifères.

Talik. — Kntre la couche active et le permafrost se trouve souvent une couche intermédiaire non gelée : c'est le talik, ternie russe passé dans le vocabulaire technique amé- ricain. D'une façon plus générale, on désigne par tafik tout ilot non gelé au sein du permafrost, ou même plus simple- ment le terrain non gelé en dessous du permafrost. On a proposé, eu français, mallisol.

Slud. — Il arrive que les taliks se présentent sous une lorine visqueuse, un peu comme- la bouc, en particulier lors- qu'ils sont constitués de sédiments très lins. Ils « coulent » véritablement, et cette pâte relativement fluide est désignée par le ternie slud. Certains auteurs lui donnent, à tort, le nom de mudfîow (roulée de boue), terme bien précis, qui désigne par ailleurs un phénomène géologique tout à fait différent. Le terme russe plyvoun, qui correspond à sfud, se rencontre parfois.

The level of zéro amplitude is deCmed as follows : YVithin the permafrost, the upper stratum oiily undergoes seasonal température changes ; below the level of zéro amplitude, the température remains constant throughout the year and varies slowly as the depth increases.

Permafrost is not everlasting, and it can disappear or diminish in certain areas on account of climatic, hydrological or man-made changes; this process, known as the dégradation of permafrost can occur from the top downvvards, from the bottom upwards or simultaneously in both directions.

The reverse process is termed the aggradation of permafrost.

Active permafrost is that which, after have been thawed out for one reason or another, is capable of return- ing to its initial state.

Layered permafrost is made up by superposed layers of permafrost and unfrozen ground (or taliks).

Sporadic permafrost is permafrost occurring' in isolated leuses within unfrozen ground.

Dry permafrost is formed by ground which is perman- ently below freezing point but which contains no ice.

This is to be distinguished from dry frozen ground, which, while containing no ice, is only temporarily below freezing point.

Overlying permafrost. therc is a layer of thickness varying from place to place, which freezes in Winter and ihaws in Summer : this is the active fayer. T h e depth to which seasonal thawing pénétrâtes varies from one year lo another, and- may be widely différent at neighbouring points.

Taliks, as already cxplained, are non-frozen sections of ground contained within permafrost. This may be below or within the permafrost (in the case of lcnscs) ; a talik will also exist between the frost table and the permafrost table, if the latter do not happen to coïncide.

J r i x 1954 LA H O U I L L E B L A N C H E 3 9 5

Pereletok. — A la suite d'un hiver particulièrement rigoureux, ou d'un été anormalement frais, la partie infé- rieure de la couche active (active layer) ne dégèle pas. il reste alors une couche gelée entre la couche superficielle et le talik. C'est le pereletok.

Suprapermafrost layer ou Suprapermafrost zone. — Ce terme désigne l'ensemble des couches de terrain qui sont au-dessus du permafrost et qui comprennent la couche active, le talik. et le pereletok quand il existe.

En français : sttprapcruelisol.

Ground-ice. — Nous avons vu (la Houille Blanche.

n" 3, 1951, p. 436) que ce terme désigne parfois la (/lace de fond, ou glace d'ancre ( a n c h o r ice, bottom ice). qui peut se former au fond des rivières. Ce sont, plus généralement, des inclusions de glace telles qu'on en rencontre souvent dans les terrains gelés, en permanence ou non ; d'autre fois, la glace est beaucoup plus finement divisée et mêlée au terrain, sous forme de cristaux ou de grains répartis dans toute la masse.

Ces inclusions peuvent revêtir des aspects variés : ce sont, par exemple, des inclusions en plaque (sheet-like form), en lentilles (lens-like form). eu filous (veins), en roiii.v (dike-like-wedges), en gouttières (pipes).

Closed 'ou Open) S y s t e m s . — Le comportement d'un terrain en train de geler, l'importance de ses déformations, en particulier, ne dépend pas seulement de sa texture. 11 peut être tout à fait différent selon que l'eau interstitielle, en provenance des couches environnantes non gelées, peut, ou non, continuer à l'alimenter. Si cette alimentation est possible, on a affaire à des open S y s t e m s (systèmes ouverts). D'autres terrains ne se prêtent pas à cette alimen- tation en eau interstitielle, ce sont des c l o s e d S y s t e m s

(systèmes bloqués).

Zéro curtain. — Suivant leur teneur en eau, le processus de gel (ou de dégel) des diverses couches de terrain n'est pas uniforme. En particulier, le palier qui se produit à 0" C peut être plus ou moins long, de quelques semaines à trois ou quatre mois. Une couche ainsi caractérisée par un palier de température relativement durable est appelée zéro cur- tain (écran de fusion). L'expression zéro curtain se;uh!e d'ailleurs désigner aussi bien la couche en question que le phénomène lui-même.

Tangential adfreezing strength. — Lorsqu'un objet, un pieu par exemple, est pris dans un sol gelé, il faut, pour l'arracher, vaincre un certain frottement, qui se développe, tangentiellement, le long du plan de contact. C'est cetU' résistance qui est intitulée tangential adfreezing strength : résistance de frottement duc au çicl.

Adfreezing strength. — C'est la résistance qui s'oppose à la séparation de deux objets collés l'un à l'autre par suite du gel : résistance de collatjc du au ;/el. Certains auteurs emploient ce terme, à tort, pour désigner la résis- tance tangentielle définie ci-dessus.

Taliks freewently bave a muddy consistency when com- posée! of line sédiments; they actually " l l o w " . and it is this relatively fluid mass to whieh the tenu slud is applied.

Some writers incorrectly speak of mudflows, but this word lias another, précise geological meaning. The Russian word sometimes employed is " plyvoon " .

If, after a particularly severe Winter or during an abnor- inally cool Summer, the lower part of the active layer does not lhaw, one speaks of a p e r e l e t o k , a Russian terni meaning something lasting through the Summer.

Suprapermafrost layer (or z o n e ) :

This word is used to designate the layers overlying the permafrost, and can include tlie active layer, the talik and tlie pereletok.

Ground-ice.

As stated in La Houille Blanche No. 3, 1 9 5 1 , page 436, this term is used occasioually for the ice, otherwise known as anchor ice or bottom ice, whieh l'omis ou river bottoms.

In permafrost terminology. it désignâtes hodies of ice met with in frozen ground, as sheets, lenses, veins, dike-Iike uedges or pipes. Alternatively, of course, the ice may be very finely elivideel and dislributcd through the soil mass in the form of crystals or grains.

Closed or open S y s t e m s .

The behaviour of a soil during freezing dépends not only on the soil texture but also on the availability of water during the process. If the soil in freezing can draw frecly en capillary water contained in surrounding, non-frozen soil masses, one speaks of an open S y s t e m . If not, one speaks of a closed S y s t e m .

Zéro curtain is defined as a layer of ground between the active layer and the permafrost where the température remains at, or close to, freezing point over a considérable perieid of time during the freezing and thawing of overlying horizons. This is ground containing much moisture, the latent beat of fusion of water acting as a température regulator in the sensé indieated.

Tangential adfreezing strength.

If an object such as a pile is fixed in frozen soil, a certain tangential résistance is opposed to a withdrawal of the object. The maximum résistance developed before withdrawal is termed the tangential adfreezing strength.

Adfreezing strength is defined as the liiniting résistance opposeel to the séparation of two ohjects frozen together ; certain writers confuse it with the preevding tenu, but this praetice shoulel be coiidenmed.