Test de pénétration du cône dans la neige : nouvelles perspectives avec la tomographie et la modélisation par éléments discrets
Résumé
Le test de pénétration du cône est couramment utilisé pour déterminer le profil vertical des propriétés mécaniques du manteau neigeux, essentiel pour estimer le risque d’avalanche. Les pénétromètres digitaux tels que le Snow Micro Penetrometer permettent de capturer ces profils à haute résolution. Toutefois, une interprétation précise des profils de résistance à l’enfoncement nécessite de bien comprendre l’interaction entre la pointe du cône et le matériau neige. Dans cette étude, nous avons combiné des tests de pénétration du cône, des mesures de tomographie à rayons X et de la modélisation numérique. D’une part, nous avons mesuré les déplacements tridimensionnels des grains de neige entre les images tomographiques mesurées avant et après le test de cône avec un algorithme de suivi qui exploite la forme unique de chaque grain. D’autre part, nous avons alimenté un modèle par éléments discrets avec des microstructures de neige mesurées par tomographie et une loi de contact élastique fragile pour mener des expériences numériques. Nous avons montré que les déplacements des grains de neige autour du cône s’écartent de ceux supposés par les modèles standards tels que le modèle d’expansion de cavité. Les tests numériques nous ont permis d’analyser comment les différentes microstructures de neige et la loi de contact affectent le profil de pénétration et le déplacement autour du cône. Le modèle par éléments discrets reproduit à la fois le profil de force et le déplacement autour du cône mesurés expérimentalement.
Domaines
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