la profondeur de la couche à température constante

3. le degré géothermique à appliquer dans la région où l'on se trouve.

Ces éléments ne sont pas connus par des observations directes, mais ils peuvent se déduire avec une assez grande approximation par diverses méthodes ique nous allons énumérer tout d'abord.

A. Températures de Vair (moyennes annuelles), — Nous devrons pour cette évaluation partir d'une température connue et appliquer la loi de là décroissance avec Faltitude. La météorologie nous a appris que pour qu'il ait une diminution de température de i dans les Alpes, il faut s'élever:

x8 H. GOLLIEZ, Professeur.

pendant l'hiver de 222 m

„ le printemps de 149 m

„ Tété de 143 m

„ l'automne • de 188 m

soit en moyenne de 170 m

C'est le chiffre de 170 m que nous avons appliqué pour obtenir nos températures externes.

Quant à la température connue prise comme point de départ, nous avons cherché à la prendre à une altitude aussi élevée que possible pour diminuer les chances d'erreur en lui appliquant la loi de décroissance. D'autre part nous avons voulu avoir une température qui fut contrôlée par un grand nombre d'observations, c'est ainsi que nous avons été amené à choisir la température du St-Bernard à l'altitude de 2478 m et qui dispose d'une série d'observations de 27 ans dont la moyenne annuelle est de — 1,76° C.

Le St-Bernard peut nous permettre de calculer même la température moyenne probable par mois. On arriverait pour la Jungfrau par exemple aux résultats suivants.

St-Bernard Jungfrau

altitude 24^8 nt altitude 4l66fn

[janvier — 9,1° centigr. — 16,1° | Hiver ( Février — 9,4° „ — 16,4° \ Hiver JMars —l.f « — i4»9°j

Printemps! ^\"^ " 3^3° »» - i4»3° j Printemps

^ (Mai -i-o,5° „ -10,8°^ ^

>r4»o'' „ — 7,0^ Eté {Juillet H-6,i° „ — 5,0° J Eté

Automne P'P«'°'"'= r .,,3° cenUgr. - 5.o°JA„tomne I Octobre + 0,5° „ — 9,0° )

I Novembre - ( Décembre -

^'3*^°ÎHiver

Moyenne — i ,76°centigr. — ia,2° La moyenne de la Jungfrau — 12,2° est celle que nous avons prise sur les 12 mois, lesquels ont eu à leur tour leur moyenne calculée par la loi de décroissance des diverses saisons. Si l'on évalue la température moyenne de la Jungfrau par la décroissance moyenne de 170 m on arrive à — 11,9° ce qui est voisin des chifFres — 12,2° obtenus plus haut.

Enfin remarquons que la température moyenne des 3 mois d'été Juin. Juillet, Août est pour la Jungfrau de —5,8° et, si on y ajoute Septembre, de — 'S<S°- Ces chiffres se rapprochent de ceux donnés par Mr. Vallot pour le Mont Blanc où la température d'été oscille entre — 5 et ^ 6. Le Mont Blanc est un peu moins froid que la Jungfrau étant dans une région plus sèche.

Je m'empresse d'ajouter que ces températures seront sans influence sur le touriste à cause des phénomènes d'insolation, j'en dirai deux mots plus loin.

On trouvera dans le tableau de la planche IV la température moyenne annuelle calculée pour les divers points intéressants du profil en long, pour ce que nous avons appelé dans le même tableau: les cotes du terrain. On y trouve encore la température moyenne des trois mois d'été qui seront les mois d'exploitation. Ceci pour rassurer le touriste sur la

20 H. G0LUE7, Professeur.

températiife qu'il est appelé à rencontrer, maïs aussi et surtout ppur chercher à évaluer ensuite quelles seront les conditions probables de la ventilation des tunnels, entre les stations, ce que nous traiterons plus tard. Nous avons résumé dans notre planche IV les températures de l'air en des courbes à traits noirs; la courbe pleine indiquant la température moyenne annuelle, la courbe poîntillée indiquant la moyenne estivale.

B. Profondeur âe la couche à température constante. On sait que la couche superficielle du sol participe aux variations annuelles de température de l'air, mais que cette couche est d'une épaisseur relativement faible. Chez nous dans la plaine suisse cette épaisseur est de 6 à lo m. Nous ne savons pas ce qui en est des conditions de la haute montagne, mais on a assimilé tant de fois déjà et avec raison ces régions aux contrées septentrionales que nous pourrions peut-être en faire autant ici. Dans ce cas nous pouvons admettre q ue la couche à température fixe est au voisinage tr^H prochain du sol, vers 4 m peut-être. ^H

Une autre question se pose encore ici. La neig'e et la glace doivent-elles être considérées dans leur action géothermique comme le sol? Il semblerait au premier abord qu'il doive y avoir une petite différence parce que ces matériaux ne peuvent s'échauffer audessus de o et par conséquent ne concentrent pas en eux de la chaleur solaire transmise plus bas, A cet égard les forages si habilement dirigés au sommet du Mont Hlanc par Mr. l'ingénieur Imfeld vont nous renseigner. Mr. Vallot a fait prendre la température de la glace, durant l'avancement de la galerie, relevé de son tableau des observations de 1

: voici le I

Chemin de fer de la Jungfrau. — Etudes Géologiques. 21

pératur

e de la gl^ct^ 1

Hauteur verticale

, (îu so/ sur /a galerie.

centigrades , .

La température moyenne, calculée du Mont Blanc est de 7-16°, Il suit de l'observation de Mr, Vallot que sous une couche de glace comprise entre 5,6 m et 7,6 m cette température est atteinte. Jl nous aurait fallu un plus grand nombre d'observations plus rapprochées dans cette zone critique, attendu que Tannée suivante en 1892 les températures de — 15^5° se trpuvent sous une hauteur de glace de 4,4 m et une terapér^-ture de — 16,5° sous une hauteur de glace de 6,4 m.

Nous devons admettre que la glace fonctionne comme le sol pour la conductibilité thermique et qu'il y a en elle aussi une couche à température constante qui se trouve au voisinage de la surface.

C, Le degré géothermique à appliquer dans notre région. Jusqu'ici les observations ont montré une grande variabilité du degré géothermique. Si nous avions à en choisir un, nous prendrions parmi ceux des tunnels du Mont Cenis et du Gothard compris entre 46 m et 50 m en moyenne.

Mais il nous a paru plus exact d'employer à nos calculs les formules de Stapff, soit celles en fonction de la hauteur verticale de la surface au-dessus du point considéré, soit aussi celle en fonction de la plus courte distance de ce point au sol superficiel.

Je ne suis pas un admirateur des formules géo-

H. GOLLIEZ, Professeur.

thermiques parce que établies dans une contrée et poui

cas particulier, elles manquent de la généralité nécessaire

à ce genre d'application. Certainement il ne pourrait

venir à l'idée de personne d'employer ici des formules

telles que celles du Sperenberg ou de Schiadebach;

mais il semble assez logique qu'à la Jungfrau on applique

les formules du Gothard si voisin.

Nous avons donc pris les deux formules suivantes

T=t-^S où ces lettres indiquent ce qui

suit .... 7'=latempératurecherchéedupointcon5idéré

^=la température moyenne de la surface

prise verticalement sur le point considéré,

â = 0,02079 /i où ^ égale la hauteur verticale

du sol sur le point considéré.

On peut aussi exprimer Ô en fonction de la plus

courte distance du tunnel au sol, et la formule devient

ô =: 0,02159?/ où n égale la plus courte distance.

Dans ce cas la température moyenne f disons t"

est à prendre au point où la plus courte distance aboutit.

Comme qu'on fasse, cela revient à peu près à prendre

un degré géothermique de 47 m environ. On voit donc

qu'on ne s'écarte pas de ce qui est vraisemblable.

Nos formules pourraient en somme s'écrire:

T^t-, où h est la hauteur verticale

T=^ t' ->. — où H tist la plus courte distance.

Notre planche IV donne le tableau complet des chiffres issus de nos calculs savoir;

I. pour le calcul par 7"=/ — 0,0*379^ on trouve les valeurs des températures {ligne 5 et courbe rouge pointillée) rapportées aux températures moyennes annuelles des cotes du terrain (ligne 7 et courbe noire pleine).

^^■Chemin de fer de u\ Jungfrau. — Ktudes géologiques, 23

2. Pour le calcul par T=t' — 0,03159» on trouve les températures du tunnel à la ligne i. Elles sont rapportées à des températures moyennes de l'air aux points d'affleurement de la plus courte distance à la ligne 2. L'altitude du point d'affleurement est à la ligne 3, la longueur de la plus courte distance est à la ligne 4.

Enfin les courbes de températures du tunnel obtenue par ces deux moyens sont indiquées en rouge pointillé et en rouge plein dans le graphique. On peut aussi contrôler l'évaluation de la plus courte distance, ainsi que l'altitude de son affleurement dans la série de nos profils en travers de la planche llf.

Nous avons ainsi justifié nos méthodes d'évaluation des températures, il convient d'en discuter les résultats. Ajoutons que les longueurs avec lesquelles nous avons à compter sont en mètres et que les températures sont en centigrades,

D. Conditions thermiques du tunnel. — Des deux courbes de températures du sol au niveau du tunnel, courbes exprimées planche IV en rouge, il convient, pensons nous, d'attribuer le plus d'importance à celle qui est calculée en fonction de la plus courte distance au soi parce que le tunnel, fort souvent, longe des parois de rochers à quelques mètres seulement sous le sol. C'est donc la courbe rouge pleine qui est la plus appropriée à nous renseigner. Nous avons établi l'autre pour comparaison et surtout pour éviter le reproche d'être incomplet. IJu reste l'une et l'autre sont bien voisines. Il ressort au premier coup d'ceil que dans la majeure partie du tunnel on aura une température ùtjéri'eure à zéro degré. Les seules portions où les températures sont positives se trouvent:

24 H. GOLLIEZ, Professeur.

du km 2 à 2,5(K) soit à l'entrée aval du km 4,350 à 5,125" soit sous ie massif de TEiger. ' Aux autres points les températures sont négatives soit entre — 2° et — 6° jusqu'à la station Môdch sauf au voisinage immédiat des stations où la courbe descend rapidement en approchant du sol, et entre — 6° et — 10^ entre la station Mônch et la station Jungfrauculm. Quels seront les effets de cels températures?