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Field Techniques for Experimental Stress Analysis in Arctic Sea Ice

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

G. V. B. Cochran*
Affiliation:
Biomechanics Research Unit, Helen Hayes Hospital, West Haverstraw, New York 10993, U.S.A.
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Abstract

Increasing interest is being directed toward studies involving measurement of strain and strain-rates in sea and glacier ice. A number of techniques for obtaining these data over gauge lengths ranging from 1 m to several kilometers have been reported, but there has been little experience with shorter lengths. Use of commercially available electrical resistance strain-gauges (length 5–20 cm) intended for embedment in concrete offers a new approach in which multiple gauge, two- and three-dimensional arrays can be installed in ice with minimum effort and monitored with portable equipment. This report describes a pilot study designed to demonstrate the use of three types of electrical resistance strain gauges in sea ice under exposed field conditions. Results include detection of variations in strain fields related to tidal currents.

Résumé

Résumé

On apporte un intérêt grandissant aux étuds comportant des mesures de déformation et de vitesses de déformation dans le glace de mer et de glacier. Beaucoup de techniques pour obtenir ces données ont été décrites comprenant des longueurs de témoins de 1 m à plusieurs km, mais il y a eu peu d’essais avec des longueurs inférieures. L’utilisation de jauges de déformation par résistance électrique, commercialement disponibles (longueur 5–20 cm) conçues pour être noyées dans le béton, donne une nouvelle approche permettant d’installer dans la glace une gauge multiple à 2 ou 3 directions avec le minimum d’effort et un matériel portable. Cet article décrit une étude pilote imaginée pour montrer l’utilisation de trois modéles de jauges de déformation à résistance électriques dans la glace de mer avec des conditions extérieures difficiles. Les résultats comprennent la détection des variations dans le champ des déformations provoquées par les courants de marée.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Studien mit Messungen der Verformung und Verformungsrate in Meer- und Gletschereis finden wachsendes Interesse. Über mehrere Verfahren zu Gewinnung diese Daten mit Eichstrecken zwischen 1 m und einigem km wurde berichtet, doch liegen nur wenige Erfahrungen mit kürzeren Strecken vor. Mit handelsüblichen Geräten zur Verformungsmessung über den elektrischen Widerstand (Länge 5–20 cm), die zum Einbau in Beton gedacht sind, eröffnet sich ein neuer Weg für mehrfache Eichung und zwei- oder dreidimensionale Anordnung im Eis bei kleinstem Aufwand und mit tragbarer Ausrüstung. Dieser Bericht beschreibt eine grundsätzliche Studie zur Demonstration des Gebrauches dreier Typen von solchen Verformungsmessgeräten im Meereis unter schwierigen Feldbedingungen. Die Ergebnisse erstrecken sich auch auf die Erfassung von Schwankungen im Deformationsfeld infolge von Gezeitenströmungen.

Information

Type
Instruments and Methods
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1980
Figure 0

Fig. 1.View of BLH gauges during removal from ice at Makinson Inlet. The actual 7.6 cm gauge is plainly visible within the plastic paddle.

Figure 1

Fig. 2.Diagram of installation site at Makinson Inlet showing gauge orientation in relationship to shore. Also indicated are axes of principal strains for varying values of ϕ (angle between reference gauge, ∈1, and axis of maximum tension strain).

Figure 2

Fig. 3.Raw strain data from BLH gauge rosette at Makinson Intel on 22 May l978. ∈1, is the reference gauge, placed perpendicular to shore (see Fig. 1). Temperature measured in ice adjacent to the gauges is plotted above.

Figure 3

Fig. 4.(a) Principal strains (maximum tension and compression) plotted for comparison on three successive days, during the period 11.00–24.00 h. (b) Maximum shear strain plotted for comparison during the same period, (c) Angle ϕ plotted for comparison during the same period.