Hostname: page-component-6766d58669-kn6lq Total loading time: 0 Render date: 2026-05-14T13:58:01.237Z Has data issue: false hasContentIssue false

Strength Tests on Newly Fallen Snow

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

R. Perla*
Affiliation:
U.S. Forest Service, Alta Avalanche Study Center, Alta via Sandy, Utah 84070, U.S.A.
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Modified versions of in situ strength tests previously applied to metamorphosed snow were developed to measure the mechanical properties of newly fallen snow during storm periods. A large drop-cone penetrometer, protected from the wind by an aluminum shell, was used to determine snow “hardness”. A lightweight model of the Haefeli ram penetrometer measured “ram numbers”. Shear strengths were obtained from large, light-weight frames. Some preliminary tests were made with a shear vane driven by a torque wrench. A new technique was devised for measuring tensile strength whereby a cantilever beam of snow is undercut until it fails under its own weight. Comparisons between the cantilever test and the shear-frame test show high ratios for tensile to shear strength. Cantilever strength plotted against density shows an order of magnitude variation in strength at all densities.

Résumé

Résumé

Des versions modifiées de tests de résistance in situ appliqués auparavent à la neige métamorphosée furent développés pour mesurer les propriétés mécaniques de neige fraîche tombée pendant les périodes de tempête. Un large pénétromètre cônique, protégé du vent par une enveloppe d’aluminium, fut utilisé pour détérminé la dureté de la neige. Un modèle léger de pénétromètre — modèle Haefeli — mesurait les nombres de battage. On obtint les résistances au cisaillement au moyen de larges cadres légers. Quelques tests préliminaires furent établis au moyen d’une sonde de cisaillement actionnée par torsion. Une nouvelle technique fut élaborée pour mesurer la résistance d’élongation en coupant par dessous une poutre cantilever de neige jusqu’à sa rupture sous son propre poids. Des comparaisons entre le test cantilever et le test de cisaillement montrent de forts rapports entre la contrainte d’elongation et celle de cisaillement. La contrainte cantilever portée en fonction de la densité révèle un ordre de variation de grandeur de la contrainte pour toutes les densités.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Zur Messung der mechanischen Eigenschaften von bei Sturm gefallenem Schnee werden Methoden für Festigkeitsuntersuchungen in situ modifiziert, die bisher in metamorphem Schnee angewendet worden waren. Eine grosse konische Fallsonde, durch eine Aluminiummuschel gegen den Wind geschützt, wurde zur Bestimmung der Härte des Schnees benutzt. Mit einer Haefeli-Rammsonde in Leichtbauweise wurden Rammzahlen gemessen. Die Scherfestigkeit erhielt man mit grossen, leichten Rahmen. Einige Voruntersuchungen wurden mit einem Scherflügel, angetrieben durch einen Drehschlüssel, durchgeführt. Zur Messung der Zugfestigkeit, wurde eine neue Technik entwickelt, bei der ein Kragender Schneebalken solange unterhöhlt wird, bis er unter seinem Eigengewicht abbricht. Vergleiche zwischen dem Überhangtest und dem Test mit Scherrahmen ergeben hohe Verhältniszahlen zwischen Zug- und Scherfestigkeit. Die Überhangfestigkeit, als Funktion der Dichte aufgetragen, ändert sich um eine Grössenordnung über den ganzen Dichtebereich.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1969
Figure 0

Fig. 1. Reference systems.

Figure 1

Fig. 2. The Alta drop-cone penetrometer.

Figure 2

Fig. 3. Impact energy (U) as a linear function of penetration (D) on a log–log diagram; newly fallen snow, density 110 kg m−3 19 March 1967, Alta.

Figure 3

Table I. Drop-cone Penetrometer Experiments, Alta, 1967

Figure 4

Fig. 4. Ram penetrometer. Mass, 0.06kg (not including wood block).

Figure 5

Fig. 5a. Shear frame suitable for newly fallen snow.

Figure 6

Table II. Comparison of Shear-Frame Strength τ and Beam Number B For Newly Fallen Snow Alta, 1968

Figure 7

Fig. 5b. Shear vane.

Figure 8

Fig. 6. Centrifugal test.

Figure 9

Fig. 7. (a)(top) Excavation of snow it for cantilever beam test.(b)(middle) Insertion of plate into pit wall.(c)(bottom) Failure of the cantilever beam at a length λ

Figure 10

Fig. 8. (a)(top) Summetric stress distribution of a cantilever beam.(b)(bottom) Unsymmetric case.

Figure 11

Fig. 9. Typical fracture patterns observed in the cantilever beam test.

Figure 12

Fig. 10. Comparison of ram number (solid line) and beam number (dashed line). Newly fallen snow February 1968, Alta.

Figure 13

Fig. 11. Beam number B plotted against density on a semi-logarithmic diagram, 1967–68, Alta.