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-- Du grain de glace au manteau neigeux
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par François Nicot, Cemagref Grenoble, ETNA.
Article paru dans la revue de l'ANENA "Neige et Avalanches" N° 103 - septembre 2003
La neige fait partie des matériaux auxquels l’ingénieur praticien est susceptible d’être confronté. En particulier, dans un contexte de stratégie paravalanche, il peut être amené à concevoir puis dimensionner des ouvrages spécifiques de protection
 

Dans une telle démarche, il s’avère alors nécessaire de pouvoir estimer de façon réaliste les efforts exercés par un manteau neigeux sur une structure. Dans de nombreuses situations, on peut montrer que ces efforts dépendent fortement du comportement mécanique de la neige, c’est-à-dire de la manière dont se déforme le matériau lorsqu’on le sollicite. Le comportement de la neige est bien différent de celui de matériaux plus standards, que nous connaissons tous : l’acier, le bois, etc. Par exemple, lorsqu’on tire sur un ressort, il se déforme instantanément, et reprend sa forme initiale si on relâche la force exercée ; au contraire, lorsqu’on place un poids sur un échantillon de neige, celui-ci se déforme lentement, et ne reprend pas sa forme initiale si l’on retire le poids.

Curieusement, malgré les efforts employés par la communauté scientifique internationale depuis des décennies, la neige demeure un matériau encore mal décrit – ou de façon insatisfaisante – sur le plan de son comportement mécanique. Cela tient essentiellement au fait que la complexité de son comportement, à l’échelle à laquelle on l’observe usuellement (par exemple le manteau neigeux), reflète des phénomènes qui interviennent à une échelle beaucoup plus petite, celle des grains de glace. Mais si l’on fait l’effort de se placer à cette échelle, dite microscopique, d’observer les phénomènes susceptibles de se produire, on constate que ceux-ci sont finalement très simples, au moins jusqu’à une certaine limite de raffinement : à cette échelle, la neige se réduit finalement à un assemblage de grains de glace en contact les uns avec les autres.

Partant de ce constat, nous avons proposé de représenter un échantillon de neige par un ensemble de petites billes " collées " les unes avec les autres. Le joint de colle qui existe entre deux billes en contact matérialise en quelque sorte le pont de glace reliant deux grains de glace. En faisant l’hypothèse d’une part que les petites billes ne se déforment pas, mais que seuls les joints de colle se déforment (de la même manière que les ponts de glace), et d’autre part que l’arrangement des billes entre elles peut être décrit de manière statistique, du fait de leur très grand nombre (même dans un petit échantillon), alors il a été possible de " remonter " au comportement mécanique de la neige à plus grande échelle.

Cette démarche nous semble intéressante, car d’une part elle prend en compte une partie de la " physique " qui vraisemblablement gouverne le matériau neige et, d’autre part, seule la connaissance a priori d’un nombre très réduit de paramètres est nécessaire, ce qui est fondamental en vue d’applications pratiques. En particulier, son utilisation dans le cadre des ouvrages paravalanches a fourni des premiers résultats qui paraissent très prometteurs, confirmant l’intérêt de la méthode développée.

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