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A Theoretical Consideration of the Strength of Snow

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

G. E. H. Ballard
Affiliation:
U. S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire, U.S.A.
E. D. Feldt
Affiliation:
U. S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire, U.S.A.
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Abstract

A consideration of possible expressions for the number and size of bonds intersected by a potential failure surface leads to the following expression for the strength of snow, σ f, which is age-hardening at a constant porosity n:

where σ i is the strength of ice, t f is the time at failure, α is a parameter specifically related to the mechanism of bonding, and ω is a temperature-dependent parameter. Allowing t f to become infinite provides the envelope of maximum strength for fully age-hardened snow at any porosity n.

Résumé

Résumé

Considérant les expressions possibles du nombre et de la taille des contours des grains coupés par une potentielle surface de rupture, on arrive ä l’expression suivante pour la dureté de la neige σ f qui est la consolidation avec l’âge pour une porosité constante n:

où σ i est la dureté de la glace, t f le temps a la rupture, α est un paramètre lié spécifiquement au mécanisme de cimentation des grains, et ω est un paramètre dépendant de la température. En faisant tendre t f vers l’infini, on obtient l’enveloppe de la dureté maximum pour une neige complètement consolidé par l’âge pour chaque porosité n.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Eine Betrachtung der möglichen Ansätze für die Zahl und Grösse der Bindeglieder, die von einer möglichen Bruchfläche gekreuzt werden, führt auf den folgenden Ausdruck für die Festigkeit σ f von Schnee, der bei konstanter Porosität n altersgehärtet ist:

wobei σ i die Festigkeit von Eis, t i die Zeit des Bruches, a ein mit der Bindung spezifisch verknüpfter Parameter und ω ein temperaturabhängiger Parameter ist. Lässt man t f gegen unendlich gehen, so erhält man den Grenzwert der maximalen Festigkeit für vollkommen altersgehärteten Schnee bei beliebiger Porosität n.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1966
Figure 0

Fig. 1.Mean and maximum number of bonds per particle in terms of the mean number of bonds per particle at n⋆ = 0.6

Figure 1

Fig. 2.Relative number of initial and subsequent bonds at porosity n for a snow mass originating at porosity n0

Figure 2

Fig. 3.Comparison of theoretical relationship for σi = 55 kg./cm.2, α = 0.22 and ω = 0.0001 with data of Jellinek (1959)

Figure 3

Fig. 4.Comparison of theoretical relationship for σi = 88 kg./cm.2, α = 0.26 and ω = 0.0002 with data of Butkoaich (1962)

Figure 4

Fig. 5.Comparison of theoretical relative strength envelope with relative strength envelopes of Mellor and Smith and Ballard and MeGaw

Figure 5

Fig. 6.Comparison of the theoretical strength envelope with compressive strength data of Butkovich (1956)