Freeze-Thaw Durability Testing of Oversanded Bridge Floor Concrete, MLR-95-5, 1995

Due to an equipment malfunction, too much sand was used in the concrete on the bridge floor placed on August 9, 1994, in Washington County, Project No. BRF-22-2(36)38-92. Freeze-thaw durability testing of cores taken from the concrete in question and the other two concretes not in question was performed. The experimental results indicate that the concrete in question is considered at least as durable and resistant to freeze-thaw damage as the concretes which are not in question. The concrete in question can be expected to function properly for the regular service life of the bridge.

Ce que les nanoparticules font aux chimistes

En observant les dynamiques scientifiques et institutionnelles à l'oeuvre autour du développement des nanosciences et des nanotechnologies, on observe des rapprochements entre certaines disciplines, dont la chimie, et la transformation de leur identité et de leurs frontières. Ce chapitre rend compte de la manière dont la communauté des chimistes réagit à ces transformations mais aussi comment elle perçoit les alertes sur l'environnement et sur les risques toxicologiques et éco-toxicologiques potentiels et ce qu'elle en fait. On constate alors que les nanoparticules impactent la communauté chimique et contribuent à la verdir (en termes d'image dans la société comme en termes de réduction effectives des nuisances) encore un peu plus. Le texte tente de qualifier le phénomène et de répondre finalement à la question : « comment les nanoparticules poussent la chimie vers le développement durable ? »

Suivi angiologique des patients artériopathes après geste de revascularisation [Vascular follow up in patients suffering peripheral arterial disease and undergoing revascularization].

The rapid evolution of revascularization techniques has allowed an improvement in quality of life of patients with peripheral artery disease. The angiological follow-up aims to insure durable results of revascularization, to diminish risk of amputation and to limit progression of atheroma plaques. The patient history and physical examination are essential in evaluating impact of peripheral artery disease upon quality of life and insuring the appropriate control of cardiovascular risk factors.

Le lambeau musculo-cutané du grand dorsal en V-Y dans la reconstruction de pertes de substances étendues de la paroi thoracique postérieure

Les pertes de substances étendues de la paroi thoracique postérieure sont régulièrement rencontrées en chirurgie reconstructive. Les causes les plus habituelles sont les escarres, l'extirpation de lésions néoplasiques et les déhiscences de plaie dans le cadre d'une chirurgie du rachis. L'exposition fréquente des côtes ou des vertèbres rend nécessaire l'emploi d'un lambeau afin de s'assurer de la pérennité de la couverture. Le lambeau musculo-cutané du trapèze est classiquement indiqué dans les plaies du rachis cervical et dorsal haut alors que le lambeau musculo-cutané du grand dorsal l'est dans les pertes de substances dorsales basses. Lorsque la taille du lambeau prélevé rend impossible la fermeture directe du site donneur, ce dernier doit être recouvert soit par une greffe de peau, soit par un autre lambeau, ce qui majore la morbidité dans les deux cas. En 2001, Micali a proposé un nouveau tracé de la palette cutanée du lambeau du grand dorsal en utilisant l'artifice du V-Y, permettant par conséquent la fermeture directe du site de prélèvement. Cette modification s'intéressait uniquement à la paroi thoracique antérieure. Nous avons étudié la faisabilité de cette technique appliquée au thorax postérieur. Trois patients ont bénéficié de la couverture d'une perte de substance thoracique postérieure par un lambeau musculo-cutané du grand dorsal en V-Y. Il s'agissait de 2 cas de déhiscence de plaie après chirurgie de stabilisation rachidienne et d'un cas d'exérèse d'un sarcome. La palette cutanée est orientée obliquement depuis la berge externe de la plaie, son bord médial étant cranial alors que son bord latéral est caudal et forme une pointe. Le muscle grand dorsal est levé selon la technique habituelle en conservant la palette cutanée attachée afin de préserver les vaisseaux perforants nourriciers. Le lambeau est avancé postérieurement afin d'oblitérer le défect sans tension. Le site donneur est ensuite suturé en première intention. Les trois lambeaux ont intégralement survécu et ont permis une couverture cutanéo- musculaire durable sans la survenue de complications. La modification de la technique de Micali que nous proposons permet d'obtenir de façon reproductible une couverture stable de pertes de substances étendues intéressant la paroi thoracique postérieure. Contrairement au dessin habituel de la palette cutanée, l'artifice du V-Y rend obsolète l'utilisation de greffes de peau puisque le site donneur peut être suturé sans tension. La chirurgie étant courte et la morbidité faible, cette technique peut également être appliquée aux patients fragiles pour lesquels une intervention longue de type lambeau libre est contre-indiquée.

Urban Governance und nachhaltige Quartiere: Ein Beitrag zur Förderung einer dauerhaft nachhaltigen Stadtentwicklung

Seit den 1990er Jahren werden zunehmend nachhaltige Quartiere realisiert. Dabei besteht häufig eine beachtliche Diskrepanz zwischen den Zielen, die von den beteiligten Akteuren angestrebt werden, deren Umsetzung (Realisierungsphase) und deren Erhalt auf Dauer (Nutzungsphase). Es stellt sich folglich die Frage, auf welche Weise die Projektqualität im Sinne einer nachhaltigen Quartiersentwicklung verbessert werden kann. Diese Projekte sind jedoch enorm komplex aufgrund der großen Interdisziplinarität und Interdependenz ihrer Ziele sowie der vielschichtigen Akteursstrukturen. Sie stellen daher be-sonders hohe Anforderungen an die Projektsteuerung. Das konkrete Ziel dieser Arbeit besteht darin, die Bedeutung einer Prozesssteuerung im Sinne von Urban Governance zur Realisierung und zum Erhalt nachhaltiger Quartiere zu untersuchen. Damit soll einen Beitrag zur Förderung einer nachhalti-gen Stadtentwicklung geleistet werden. Die Arbeit stützt sich auf ein umfassendes theoretisches Fundament zum Thema Governance, wobei die relevanten Elemente für den Kontext nachhaltiger Quartiere herausgearbeitet werden. Die Hypothesen prüfen die Bedeutung der Schlüsselcharakteristika von Urban Governance (Kooperation, Partizipation, Verhandlungen) für die Projektqualität während der Realisierungs- und Nutzungsphase. Eine erste empirische Untersuchung wurde an zwanzig europäischen nachhaltigen Modellquartieren vorgenommen. Stärken und Schwächen aus der Perspektive der Nachhaltigkeit werden analysiert, deren Ursachen identifiziert und Handlungsoptio-nen aufgezeigt. Die Erkenntnisse zeigen die Notwendigkeit einer Verbesserung der Projektsteuerung während der Realisierungs- und der Nutzungsphase. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wird ein umfassender Ansatz zur empirischen Untersuchung von Urban Governance im Kontext nachhaltiger Quartiere entwickelt. Dieser beruht auf dem akteurzentrierten Institutionalismus und den Merkmalen der Urban Governance. Anhand dieses Ansatzes wird mithilfe von Experteninterviews der Realisierungsprozess des nach-haltigen Quartiers Kronsberg (Hannover) analysiert. Betrachtet werden dabei die beteiligten Akteure und ihre Handlungso-rientierungen, die verwendeten Schlüsselinstrumente sowie aufgetretene Divergenzen zwischen Akteuren und deren Auswirkungen auf die Projekt- und Prozessqualität. Eine Vertiefung relevanter Themenfelder wird anhand der Fallstudie Neu-Oerlikon (Zürich) vorgenommen. Diese empirische Arbeit zeigt, dass eine Prozesssteuerung im Sinne von Urban Governance im Vergleich zu einer klassis-chen hierarchischen Steuerung eine notwendige aber nicht hinreichende Bedingung zur Verbesserung der Projektqualität nachhaltiger Quartiere darstellt. An konkreten Beispielen wird herausgearbeitet, dass der Mehrwert einer solchen Steuerung nur unter bestimmten Voraussetzungen erzielt werden kann: In manchen Situationen ist die Steuerungsform Kooperation und die Interaktionsform Verhandlung in ihrer Wirksamkeit zur Sicherung der Projektqualität begrenzt und hierarchische Interventionen sind notwendig. Nicht ein bestimmtes Steuerungsmodell per se ist geeignet, sondern es kommt auf den Ein-zelfall an: auf die Akteursstruktur, die individuellen und institutionellen Handlungsorientierungen der Akteure und deren Ver-haltensweisen, die Rahmenbedingungen und die Ausgestaltung des Urban Governance-Prozesses. Wenn die Spielregeln dieses Prozesses von den Akteuren nicht wirklich angenommen und gelebt werden, dominieren individuelle und institutio-nelle Akteursinteressen zu Lasten der Projektqualität. Ferner zeigen die Untersuchungen, dass die Partizipation der zukünftigen Quartiersnutzer in der Praxis häufig unzureichend ist. Dies führt zu Einbußen in der Projektqualität. Entscheidend ist auf jeden Fall, dass mindestens ein Akteur, in der Regel die öffentliche Hand, präsent ist, der die Definition anspruchsvoller Nachhaltigkeitsstandards, deren Umsetzung und deren Erhalt sichert sowie die notwendigen Rahmenbedingungen dafür schafft. Diese Arbeit belegt darüber hinaus, dass der Erhalt der Projektqualität während der Nutzungsphase (Faktor Zeit) bisher un-zureichend beachtet und in die Projektplanung einbezogen wird. Gerade dieser Aspekt bestimmt aber, ob das Quartier auch auf Dauer dem Nachhaltigkeitsanspruch gerecht werden kann! Tatsächlich handelt es sich um einen fortlaufenden Prozess, der nicht mit der Einweihung des Quartiers abgeschlossen ist. Vor diesem Hintergrund werden relevante Handlungsfelder beschrieben und die Notwendigkeit der langfristigen Fortsetzung einer Steuerung im Sinne von Urban Governance bzw. der Herausbildung einer Urban Governance-Kultur aufgezeigt. Aus den empirischen Erhebungen werden Erfolgs- und Risikofaktoren für Urban Governance-Prozesse während der Realisierungs- und der Nutzungsphase abgeleitet. Ferner werden bisher vernachlässigte Handlungsfelder (langfristiges Umwelt-management, ökologische Finanzierungsformen, urbane Landwirtschaft, Umweltkommunikation, etc.) eruiert. Die Berücksichtigung dieser Erkenntnisse ist unerlässlich für eine Verbesserung der Projektqualität nachhaltiger Quartiere. ---------------------------------------------- Gouvernance urbaine et quartiers durables: Entre intensions et mise en oeuvre --- Résumé --- Depuis les années 90, la thématique des quartiers durables a gagné en importance, même si leur développement s'est avéré difficile. Le décalage entre les objectifs, leur mise en oeuvre et le projet tel qu'il est vécu par ses habitants est souvent important et nécessite d'être réduit. Un quartier durable est par nature un projet complexe, aux objectifs ambitieux situé à la croisée de multiples champs disciplinaires, mobilisant de nombreux acteurs aux intérêts divergents. De plus, chaque projet, du fait des ses spécificités, requiert un pilotage adapté. L'objectif principal de la recherche vise à analyser la nature du pilotage du processus de conception, de réalisation et d'exploitation des quartiers durables. Ses résultats ont pour ambition de contribuer à optimiser et promouvoir le développement urbain durable. Le fondement théorique de la recherche se base sur le concept de gouvernance urbaine, adapté au contexte particulier de la gouvernance des quartiers durables. La gouvernance urbaine, au sens où nous l'entendons, est un mode de pilotage basé sur la coopération entre les acteurs publics et privés. Les hypothèses centrales du travail testent la portée et les limites des caractéristiques-clefs de la gouvernance urbaine (coopération, participation, négociation), ainsi que l'importance de la notion de pérennité pour la qualité du projet. Dans un premier temps, nous avons analysé vingt quartiers durables modèles européens et identifié leurs atouts et leurs faiblesses en termes de durabilité, ainsi que leurs divers modes de pilotage. Les enseignements tirés de ces exemples révèlent la nécessité d'améliorer le pilotage des projets. Dans un deuxième temps, nous avons élaboré une grille d'analyse fine fondée sur l'approche institutionnelle des acteurs et les caractéristiques-clefs de la gouvernance urbaine. En nous appuyant sur cette grille, nous avons analysé le processus de conception et de réalisation du quartier durable de « Kronsberg » (Hanovre) à l'aide des éléments suivants : les acteurs (avec leurs intérêts et objectifs propres), les instruments d'aménagement du territoire, les modes de pilotage, les zones de divergence et de convergence entre les acteurs, ainsi que leurs impacts sur le processus et le projet. Dans un troisième temps, les hypothèses centrales ont été testées sur le quartier de « Neu-Oerlikon » (Zurich) afin d'approfondir et d'élargir les enseignements tirés de celui de « Kronsberg ». Les résultats des analyses mettent en évidence le fait qu'un pilotage de projet selon le modèle de la gouvernance urbaine est certes une condition nécessaire mais non suffisante pour améliorer la qualité du projet. De plus, la valeur ajoutée de la gouvernance urbaine n'est valable qu'à certaines conditions. En effet, la coopération et la négociation peuvent même, dans certaines situations, réduire la qualité du projet ! Le principal enseignement de la recherche révèle qu'il n'y a pas de mode de pilotage idéal, mais que la qualité d'un projet dépend d'une multitude de facteurs, tels que les constellations d'acteurs, leurs intérêts personnels et institutionnels, les conditions cadres et les « règles du jeu » de la gouvernance urbaine. Si les « règles du jeu » en particulier ne sont pas réellement appropriées par l'ensemble des acteurs, les intérêts et les comportements personnels ou institutionnels prédominent au détriment de la qualité du projet. De même, si la participation des futurs usagers à l'élaboration du projet de quartier durable n'est pas assurée, tant la qualité du projet que sa pérennité en pâtissent. Nous avons également constaté que la présence d'un acteur (en règle générale les autorités publiques) qui veille à la définition d'objectifs ambitieux en matière de développement durable et à leur application constitue un apport essentiel à la qualité du projet. En outre, la recherche met en évidence les carences dans le suivi et le maintien à long terme des qualités de durabilité de la phase d'exploitation des projets de quartiers durables analysés. Dans la phase d'exploitation, le degré de coopération diminue généralement et les modes de fonctionnement et de pilotage sectoriels se mettent en place au détriment de la qualité du projet. Cela confirme la nécessité de poursuivre le processus de pilotage selon le modèle de la gouvernance urbaine au-delà de la phase de réalisation des projets. La recherche précise les enjeux des champs d'action de la phase d'exploitation (domaine encore peu étudié) et démontre la pertinence du mode de pilotage préconisé. Enfin, les analyses permettent d'identifier des facteurs de réussite et de risque susceptibles d'influencer les systèmes de gouvernance urbaine, ainsi que les enjeux des domaines de la durabilité encore négligés (agriculture urbaine, gestion environnementale dans la durée, comportement des usagers, financement équitable, etc.). La prise en compte de ces enseignements est essentielle à l'amélioration de la gestion de futurs projets de quartiers durables. ---------------------------------------------- Urban Governance and Sustainable Neighbourhoods: A Contribution to a Lasting Sustainable Development --- Abstract --- Since the 1990s, sustainable neighbourhoods have become an increasingly important topic. However, their development has proven to be difficult. There is an often considerable gap, which must be reduced, between the initial goals, the way they are implemented and how the project is finally inhabited. A sustainable neighbourhood is inherently a complex project, with ambitious goals that lie at the intersection of multiple disciplines, involving numerous stakeholders with diverging interests. Moreover, each project, due to its specific characteristics, requires an adapted steering. The main goal of this research is to analyse the nature of the steering process during the planning, realisation and use of sustainable neighbourhoods. The results aim to contribute to the promotion of sustainable urban development. The theoretical foundation of this research is based on the concept of urban governance, adapted to the particular context of sustainable neighbourhoods. Urban governance is understood in this work, as a mode of project steering based on the cooperation between public and private stakeholders. The central hypotheses of this work test the importance and the limits of the key characteristics of urban governance (cooperation, participation, negotiation) as well as the importance of continuity for the project quality. To begin with, we surveyed and analysed twenty exemplary European sustainable neighbourhoods and identified their strengths and weaknesses in terms of sustainability, as well as their diverse steering modes. The lessons learned from these examples reveal the need to improve the projects' steering. Secondly we elaborated a detailed framework for analysis founded on stakeholder-centred institutionalism and the key characteristics of urban governance. By systematically applying this framework, we analysed the planning and implementation process of the sustainable neighbourhood "Kronsberg" (Hannover). Our focus was on the following dimensions: the stakeholders (with their particular interests and goals), the instruments of spatial planning, the steering modes, the points of divergence and convergence amongst the stakeholders, as well as their impacts on the process and on the project. The final step was to test the core hypotheses on the neighbourhood "Neu-Oerlikon" (Zürich) in order to broaden the lessons learned from "Kronsberg". The results of the analysis highlight the fact that an urban governance type project steering is certainly a necessary but insufficient condition to improve the project quality. Moreover, the added value of urban governance is only valid under certain conditions. In fact, cooperation and negotiation can even in certain situations reduce the project's quality! The main lesson of this research is that there is not an ideal steering mode, but rather that the quality of the project depends on numerous factors, such as the stakeholder constellation, their individual and institutional interests, the general conditions and the "rules of the game" of urban governance. If these "rules of the game" are not really appropriated by all stakeholders, individual and institutional interests and behaviours predominate at the expense of the project's quality. Likewise, if the future users' participation in the project development is insufficient, both the project's quality and its continuity suffer. We have also observed that the presence of a stakeholder (in general the public authorities) who ensures the definition of ambitious goals in terms of sustainable development and their implementation is crucial for the project's quality. Furthermore, this research highlights the deficiencies in the follow-up and long-term preservation of the sustainability qualities in the neighbourhood projects which we have analysed. In the use phase, the degree of cooperation generally diminishes. Attitudes and project management become more sectorial at the expense of the project's quality. This confirms the need to continue the steering process according to the principles of urban governance beyond the project's implementation phase. This research specifies the challenges that affect the use phase (a still neglected area) and shows the relevance of the recommended steering mode. Finally, the analyses also identify the success and risk factors that may influence urban-governance systems, as well as the challenges of still neglected fields of sustainability (urban agriculture, long-term environmental management, user behaviour, fair funding, etc.). Taking into account these outcomes is essential to improve the management of future sustainable-neighbourhood projects.

Integrated application of geochemical and geophysical methods for hydrogeological impact assessment for tunneling in fractured rock

The interaction of tunneling with groundwater is a problem both from an environmental and an engineering point of view. In fact, tunnel drilling may cause a drawdown of piezometric levels and water inflows into tunnels that may cause problems during excavation of the tunnel. While the influence of tunneling on the regional groundwater systems may be adequately predicted in porous media using analytical solutions, such an approach is difficult to apply in fractured rocks. Numerical solutions are preferable and various conceptual approaches have been proposed to describe and model groundwater flow through fractured rock masses, ranging from equivalent continuum models to discrete fracture network simulation models. However, their application needs many preliminary investigations on the behavior of the groundwater system based on hydrochemical and structural data. To study large scale flow systems in fractured rocks of mountainous terrains, a comprehensive study was conducted in southern Switzerland, using as case studies two infrastructures actually under construction: (i) the Monte Ceneri base railway tunnel (Ticino), and the (ii) San Fedele highway tunnel (Roveredo, Graubiinden). The chosen approach in this study combines the temporal and spatial variation of geochemical and geophysical measurements. About 60 localities from both surface and underlying tunnels were temporarily and spatially monitored during more than one year. At first, the project was focused on the collection of hydrochemical and structural data. A number of springs, selected in the area surrounding the infrastructures, were monitored for discharge, electric conductivity, pH, and temperature. Water samples (springs, tunnel inflows and rains) were taken for isotopic analysis; in particular the stable isotope composition (δ2Η, δ180 values) can reflect the origin of the water, because of spatial (recharge altitude, topography, etc.) and temporal (seasonal) effects on precipitation which in turn strongly influence the isotopic composition of groundwater. Tunnel inflows in the accessible parts of the tunnels were also sampled and, if possible, monitored with time. Noble-gas concentrations and their isotope ratios were used in selected locations to better understand the origin and the circulation of the groundwater. In addition, electrical resistivity and VLF-type electromagnetic surveys were performed to identify water bearing fractures and/or weathered areas that could be intersected at depth during tunnel construction. The main goal of this work was to demonstrate that these hydrogeological data and geophysical methods, combined with structural and hydrogeological information, can be successfully used in order to develop hydrogeological conceptual models of the groundwater flow in regions to be exploited for tunnels. The main results of the project are: (i) to have successfully tested the application of electrical resistivity and VLF-electromagnetic surveys to asses water-bearing zones during tunnel drilling; (ii) to have verified the usefulness of noble gas, major ion and stable isotope compositions as proxies for the detection of faults and to understand the origin of the groundwater and its flow regimes (direct rain water infiltration or groundwater of long residence time); and (iii) to have convincingly tested the combined application of a geochemical and geophysical approach to assess and predict the vulnerability of springs to tunnel drilling. - L'interférence entre eaux souterraines et des tunnels pose des problèmes environnementaux et de génie civile. En fait, la construction d'un tunnel peut faire abaisser le niveau des nappes piézométriques et faire infiltrer de l'eau dans le tunnel et ainsi créer des problème pendant l'excavation. Alors que l'influence de la construction d'un tunnel sur la circulation régionale de l'eau souterraine dans des milieux poreux peut être prédite relativement facilement par des solution analytiques de modèles, ceci devient difficile dans des milieux fissurés. Dans ce cas-là, des solutions numériques sont préférables et plusieurs approches conceptuelles ont été proposées pour décrire et modéliser la circulation d'eau souterraine à travers les roches fissurées, en allant de modèles d'équivalence continue à des modèles de simulation de réseaux de fissures discrètes. Par contre, leur application demande des investigations importantes concernant le comportement du système d'eau souterraine basées sur des données hydrochimiques et structurales. Dans le but d'étudier des grands systèmes de circulation d'eau souterraine dans une région de montagnes, une étude complète a été fait en Suisse italienne, basée sur deux grandes infrastructures actuellement en construction: (i) Le tunnel ferroviaire de base du Monte Ceneri (Tessin) et (ii) le tunnel routière de San Fedele (Roveredo, Grisons). L'approche choisie dans cette étude est la combinaison de variations temporelles et spatiales des mesures géochimiques et géophysiques. Environs 60 localités situées à la surface ainsi que dans les tunnels soujacents ont été suiviès du point de vue temporel et spatial pendant plus de un an. Dans un premier temps le projet se focalisait sur la collecte de données hydrochimiques et structurales. Un certain nombre de sources, sélectionnées dans les environs des infrastructures étudiées ont été suivies pour le débit, la conductivité électrique, le pH et la température. De l'eau (sources, infiltration d'eau de tunnel et pluie) a été échantillonnés pour des analyses isotopiques; ce sont surtout les isotopes stables (δ2Η, δ180) qui peuvent indiquer l'origine d'une eaux, à cause de la dépendance d'effets spatiaux (altitude de recharge, topographie etc.) ainsi que temporels (saisonaux) sur les précipitations météoriques , qui de suite influencent ainsi la composition isotopique de l'eau souterraine. Les infiltrations d'eau dans les tunnels dans les parties accessibles ont également été échantillonnées et si possible suivies au cours du temps. La concentration de gaz nobles et leurs rapports isotopiques ont également été utilisées pour quelques localités pour mieux comprendre l'origine et la circulation de l'eau souterraine. En plus, des campagnes de mesures de la résistivité électrique et électromagnétique de type VLF ont été menées afin d'identifier des zone de fractures ou d'altération qui pourraient interférer avec les tunnels en profondeur pendant la construction. Le but principal de cette étude était de démontrer que ces données hydrogéologiques et géophysiques peuvent être utilisées avec succès pour développer des modèles hydrogéologiques conceptionels de tunnels. Les résultats principaux de ce travail sont : i) d'avoir testé avec succès l'application de méthodes de la tomographie électrique et des campagnes de mesures électromagnétiques de type VLF afin de trouver des zones riches en eau pendant l'excavation d'un tunnel ; ii) d'avoir prouvé l'utilité des gaz nobles, des analyses ioniques et d'isotopes stables pour déterminer l'origine de l'eau infiltrée (de la pluie par le haut ou ascendant de l'eau remontant des profondeurs) et leur flux et pour déterminer la position de failles ; et iii) d'avoir testé d'une manière convainquant l'application combinée de méthodes géochimiques et géophysiques pour juger et prédire la vulnérabilité de sources lors de la construction de tunnels. - L'interazione dei tunnel con il circuito idrico sotterraneo costituisce un problema sia dal punto di vista ambientale che ingegneristico. Lo scavo di un tunnel puô infatti causare abbassamenti dei livelli piezometrici, inoltre le venute d'acqua in galleria sono un notevole problema sia in fase costruttiva che di esercizio. Nel caso di acquiferi in materiale sciolto, l'influenza dello scavo di un tunnel sul circuito idrico sotterraneo, in genere, puô essere adeguatamente predetta attraverso l'applicazione di soluzioni analitiche; al contrario un approccio di questo tipo appare inadeguato nel caso di scavo in roccia. Per gli ammassi rocciosi fratturati sono piuttosto preferibili soluzioni numeriche e, a tal proposito, sono stati proposti diversi approcci concettuali; nella fattispecie l'ammasso roccioso puô essere modellato come un mezzo discreto ο continuo équivalente. Tuttavia, una corretta applicazione di qualsiasi modello numerico richiede necessariamente indagini preliminari sul comportamento del sistema idrico sotterraneo basate su dati idrogeochimici e geologico strutturali. Per approfondire il tema dell'idrogeologia in ammassi rocciosi fratturati tipici di ambienti montani, è stato condotto uno studio multidisciplinare nel sud della Svizzera sfruttando come casi studio due infrastrutture attualmente in costruzione: (i) il tunnel di base del Monte Ceneri (canton Ticino) e (ii) il tunnel autostradale di San Fedele (Roveredo, canton Grigioni). L'approccio di studio scelto ha cercato di integrare misure idrogeochimiche sulla qualité e quantité delle acque e indagini geofisiche. Nella fattispecie sono state campionate le acque in circa 60 punti spazialmente distribuiti sia in superficie che in sotterraneo; laddove possibile il monitoraggio si è temporalmente prolungato per più di un anno. In una prima fase, il progetto di ricerca si è concentrato sull'acquisizione dati. Diverse sorgenti, selezionate nelle aree di possibile influenza attorno allé infrastrutture esaminate, sono state monitorate per quel che concerne i parametri fisico-chimici: portata, conduttività elettrica, pH e temperatura. Campioni d'acqua sono stati prelevati mensilmente su sorgenti, venute d'acqua e precipitazioni, per analisi isotopiche; nella fattispecie, la composizione in isotopi stabili (δ2Η, δ180) tende a riflettere l'origine delle acque, in quanto, variazioni sia spaziali (altitudine di ricarica, topografia, etc.) che temporali (variazioni stagionali) della composizione isotopica delle precipitazioni influenzano anche le acque sotterranee. Laddove possibile, sono state campionate le venute d'acqua in galleria sia puntualmente che al variare del tempo. Le concentrazioni dei gas nobili disciolti nell'acqua e i loro rapporti isotopici sono stati altresi utilizzati in alcuni casi specifici per meglio spiegare l'origine delle acque e le tipologie di circuiti idrici sotterranei. Inoltre, diverse indagini geofisiche di resistività elettrica ed elettromagnetiche a bassissima frequenza (VLF) sono state condotte al fine di individuare le acque sotterranee circolanti attraverso fratture dell'ammasso roccioso. Principale obiettivo di questo lavoro è stato dimostrare come misure idrogeochimiche ed indagini geofisiche possano essere integrate alio scopo di sviluppare opportuni modelli idrogeologici concettuali utili per lo scavo di opere sotterranee. I principali risultati ottenuti al termine di questa ricerca sono stati: (i) aver testato con successo indagini geofisiche (ERT e VLF-EM) per l'individuazione di acque sotterranee circolanti attraverso fratture dell'ammasso roccioso e che possano essere causa di venute d'acqua in galleria durante lo scavo di tunnel; (ii) aver provato l'utilità di analisi su gas nobili, ioni maggiori e isotopi stabili per l'individuazione di faglie e per comprendere l'origine delle acque sotterranee (acque di recente infiltrazione ο provenienti da circolazioni profonde); (iii) aver testato in maniera convincente l'integrazione delle indagini geofisiche e di misure geochimiche per la valutazione della vulnérabilité delle sorgenti durante lo scavo di nuovi tunnel. - "La NLFA (Nouvelle Ligne Ferroviaire à travers les Alpes) axe du Saint-Gothard est le plus important projet de construction de Suisse. En bâtissant la nouvelle ligne du Saint-Gothard, la Suisse réalise un des plus grands projets de protection de l'environnement d'Europe". Cette phrase, qu'on lit comme présentation du projet Alptransit est particulièrement éloquente pour expliquer l'utilité des nouvelles lignes ferroviaires transeuropéens pour le développement durable. Toutefois, comme toutes grandes infrastructures, la construction de nouveaux tunnels ont des impacts inévitables sur l'environnement. En particulier, le possible drainage des eaux souterraines réalisées par le tunnel peut provoquer un abaissement du niveau des nappes piézométriques. De plus, l'écoulement de l'eau à l'intérieur du tunnel, conduit souvent à des problèmes d'ingénierie. Par exemple, d'importantes infiltrations d'eau dans le tunnel peuvent compliquer les phases d'excavation, provoquant un retard dans l'avancement et dans le pire des cas, peuvent mettre en danger la sécurité des travailleurs. Enfin, l'infiltration d'eau peut être un gros problème pendant le fonctionnement du tunnel. Du point de vue de la science, avoir accès à des infrastructures souterraines représente une occasion unique d'obtenir des informations géologiques en profondeur et pour échantillonner des eaux autrement inaccessibles. Dans ce travail, nous avons utilisé une approche pluridisciplinaire qui intègre des mesures d'étude hydrogéochimiques effectués sur les eaux de surface et des investigations géophysiques indirects, tels que la tomographic de résistivité électrique (TRE) et les mesures électromagnétiques de type VLF. L'étude complète a été fait en Suisse italienne, basée sur deux grandes infrastructures actuellement en construction, qui sont le tunnel ferroviaire de base du Monte Ceneri, une partie du susmentionné projet Alptransit, situé entièrement dans le canton Tessin, et le tunnel routière de San Fedele, situé a Roveredo dans le canton des Grisons. Le principal objectif était de montrer comment il était possible d'intégrer les deux approches, géophysiques et géochimiques, afin de répondre à la question de ce que pourraient être les effets possibles dû au drainage causés par les travaux souterrains. L'accès aux galeries ci-dessus a permis une validation adéquate des enquêtes menées confirmant, dans chaque cas, les hypothèses proposées. A cette fin, nous avons fait environ 50 profils géophysiques (28 imageries électrique bidimensionnels et 23 électromagnétiques) dans les zones de possible influence par le tunnel, dans le but d'identifier les fractures et les discontinuités dans lesquelles l'eau souterraine peut circuler. De plus, des eaux ont été échantillonnés dans 60 localités situées la surface ainsi que dans les tunnels subjacents, le suivi mensuelle a duré plus d'un an. Nous avons mesurés tous les principaux paramètres physiques et chimiques: débit, conductivité électrique, pH et température. De plus, des échantillons d'eaux ont été prélevés pour l'analyse mensuelle des isotopes stables de l'hydrogène et de l'oxygène (δ2Η, δ180). Avec ces analyses, ainsi que par la mesure des concentrations des gaz rares dissous dans les eaux et de leurs rapports isotopiques que nous avons effectués dans certains cas spécifiques, il était possible d'expliquer l'origine des différents eaux souterraines, les divers modes de recharge des nappes souterraines, la présence de possible phénomènes de mélange et, en général, de mieux expliquer les circulations d'eaux dans le sous-sol. Le travail, même en constituant qu'une réponse partielle à une question très complexe, a permis d'atteindre certains importants objectifs. D'abord, nous avons testé avec succès l'applicabilité des méthodes géophysiques indirectes (TRE et électromagnétiques de type VLF) pour prédire la présence d'eaux souterraines dans le sous-sol des massifs rocheux. De plus, nous avons démontré l'utilité de l'analyse des gaz rares, des isotopes stables et de l'analyses des ions majeurs pour la détection de failles et pour comprendre l'origine des eaux souterraines (eau de pluie par le haut ou eau remontant des profondeurs). En conclusion, avec cette recherche, on a montré que l'intégration des ces informations (géophysiques et géochimiques) permet le développement de modèles conceptuels appropriés, qui permettant d'expliquer comment l'eau souterraine circule. Ces modèles permettent de prévoir les infiltrations d'eau dans les tunnels et de prédire la vulnérabilité de sources et des autres ressources en eau lors de construction de tunnels.

Impacts of Internal Curing on Concrete Properties, TR-676, 2015

Conventional concrete is typically cured using external methods. External curing prevents drying of the surface, allows the mixture to stay warm and moist, and results in continued cement hydration (Taylor 2014). Internal curing is a relatively recent technique that has been developed to prolong cement hydration by providing internal water reservoirs in a concrete mixture that do not adversely affect the concrete mixture’s fresh or hardened physical properties. Internal curing grew out of the need for more durable structural concretes that were resistant to shrinkage cracking. Joint spacing for concrete overlays can be increased if slab warping is reduced or eliminated. One of the most promising potential benefits from using internal curing for concrete overlays, then, is the reduced number of joints due to increased joint spacing (Wei and Hansen 2008).

Performance of Various Thicknesses of Portland Cement Concrete, HR-9, 30 Year Report, 1981

If adequately designed and high quality material and good construction practices are used, portland cement concrete is very durable. This is demonstrated by the oldest pavement in Iowa (second oldest in the U.S.) paved in 1904, which performed well for 70 years without resurfacing. The design thickness is an important factor in both the performance and cost of pavement. The objective of this paper is to provide a 30-year performance evaluation of a pavement constructed to determine the required design thickness for low volume secondary roadways. In 1951 Greene County and the Iowa Highway Research Board of the Iowa Department of Transportation initiated a four-mile (6.4 km) demonstration project to evaluate thicknesses ranging from 4-1/2" (11.4 cm) to 6" (15.2 cm). The project, consisting of 10 research sections, was formed pavement placed on a gravel roadbed with very little preparation except for redistribution of the loose aggregate. Eight sections were non-reinforced except for centerline tie bars and no contraction joints were used. Mesh reinforcing and contraction joints spaced at 29' 7" (9.02 m) intervals were used in two 4-1/2" (11.4 cm) thick sections. The only air entrained section was non-reinforced. The pavement performed well over its 30-year life carrying a light volume of traffic and did not require major maintenance. There was substantial cracking with average slab length varying directly with thickness. The 4-1/2" (11.4 cm) thick non-air entrained, mesh-reinforced pavement with contraction joints has performed the best.

Effects of Special Aggregate on Bridge Deck Overlay Frictional Properties, HR-205, 1986

The Iowa DOT has been using the "Iowa Method" thin bonded low-slump dense Portland Cement Concrete (PCC) bridge deck overlay for rehabilitation of delaminated decks since 1963. In time, continued use of studded tires will wear away the transverse grooved texture. The objective of this research was to evaluate the benefit of incorporating a hard durable aggregate into a dense PCC overlay to provide frictional property longevity. The project included three overlays on I-35 near Ankeny. The texture and friction properties of two overlays, one constructed with crushed granite and the other with crushed quartzite coarse aggregate, were compared to an overlay constructed with locally available crushed limestone. There were no construction problems resulting from the use of crushed granite or quartzite. There was no significant frictional property benefit from the crushed granite or crushed quartzite through six years.

Epoxy and Thermoplastic Pavement Markings on US 30 in Carroll County, HR-545, 1995

A one mile section each of thermoplastic and epoxy pavement marking materials were placed on new ACC pavement near Carroll, IA on Highway 30. The markings were evaluated for four years to see if they were suitable materials for durable pavement markings. The epoxy markings were inadvertently repainted after two years. They were performing well up to that time with little plow damage and good retroreflectivity. The thermoplastic dash lines suffered heavy snow plow damage after the first year and were repainted after the third winter. The thermoplastic edge lines performed fairly well for four years.

Epoxy Thermoplastic Traffic Marking Material, HR-1033, 1982

This Implementation Package summarizes the result of an effort to develop a more durable traffic marking material-Epoxy Thermoplastic (ETP). The report includes background information on the development of ETP, a discussion of the field tests and evaluations, the material composition and equipment modifications for applying ETP. The package also includes material specifications for purchasing ETP and specifications for the application of ETP by contract.

Longitudinal Joint Forming in PCC Pavements, MLR-00-05, Construction Report, 2003

In conventional construction practices, a longitudinal joint is sawed in a PCC (Portland Cement Concrete) pavement to control concrete shrinkage cracking between two lanes of traffic. Sawing a joint in hardened concrete is an expensive and time consuming operation. The longitudinal joint is not a working joint (in comparison to a transverse joint) as it is typically tied with a tie bar at 30 inch spacing. The open joint reservoir, left by the saw blade, typically is filled or sealed with a durable crack sealant to keep incompressibles and water from getting into the joint reservoir. An experimental joint forming knife has been developed. It is installed under the paving machine to form the longitudinal joint in the wet concrete as a part of the paving process. Through this research method, forming a very narrow longitudinal joint during the paving process, two conventional paving operations can be eliminated. Joint forming eliminates the need of the joint sawing operation in the hard concrete, and as the joint that is formed does not leave a wide-open reservoir, but only a hairline crack, it does not need the joint filling or sealing operation. Therefore, the two conventional longitudinal joint sawing and sealing operations are both being eliminated by this innovation. A laboratory scale prototype joint forming knife was built and tested, initially forming joints in small concrete beams. The results were positive so the method was proposed for field testing. Initial field tests were done in the construction season of 2001, limited to one paving contractor. A number of modifications were made to the knife throughout the field tests. About 3000 feet of longitudinal joint was formed in 2001. Additional testing was done in the 2002 construction season, working with the same contractor. About 150,000 feet of longitudinal joint was formed in 2002. Evaluations of the formed joints were done to determine longitudinal joint hairline crack development rate and appearance. Additional tests will be done in the next construction season to improve or perfect the longitudinal joint forming technique.

Air Content and Permeability of PCC Pavements: 1909 to 2006, MLR-05-02, 2007

Portland cement concrete pavements have given excellent service history for Iowa. Many of these pavements placed during the 1920’s and 1930’s are still in service today. Many factors go in to achieve a long term durable concrete pavement. Probably the most important is the durability of the aggregate. Until the 1930’s, pit run gravel was the most predominant aggregate used. Many of these gravels provided long term performance and their durability is dependent upon the carbonate fraction of the gravel. Later, limestone (calcium carbonate) and dolomite (calcium, magnesium carbonate) sources were mined across Iowa. The durability of these carbonate aggregates is largely dependent upon the pore system which can cause freeze thaw problems known as D-cracking, which was a problem with some sources during the 1960’s. Also, some of these carbonate aggregates are also susceptible to deterioration from deicing salts. Geologists have identified the major components that affect the durability of these carbonate aggregates and sources are tested to ensure long term performance in Portland cement concrete. Air entrainment was originally put in concrete to improve scaling resistance. It is well known that air entrainment is required to provide freeze thaw protection in concrete pavements today. In Iowa, air entrainment was not introduced in concrete pavements until 1952. This research investigates properties that made older concrete pavements durable without air entrainment.

Sprinkle Treatment of Asphalt Pavements, MLR-78-01, 1978

The paper reviews methods, materials, equipment and results to date of sprinkle treatment within the state. The Iowa Department of Transportation formerly the Iowa State Highway Commission, made its first attempts at sprinkle treatment of fresh asphalt concrete in 1974. Increased emphasis in mix design of asphalt mixes and aggregate selection of durable non-polishing materials has generated costly restrictions on the use of local materials. During the summer of 1975, a dual spinner, tail-gate spreader was mounted on a standard departmental dump truck to attempt additional sprinkle treatment on a section of Iowa 7 west of Ft. Dodge. The dump truck equipment was marginally satisfactory, but results of increased surface skid texture and durability were well demonstrated. On 1976 a new, current order dump truck was modified with an auxiliary transmission and a set of slick surfaced tires, and dual spinner spreader was mounted to again attempt surface sprinkle treatment, which was conducted in 1977.

Local Agency Pavement Marking Plan, TR-551, 2010

The proposed Federal Highway Administration (FHWA) amendments to the Manual of Uniform Traffic Control Devices (MUTCD) will change the way local agencies manage their pavement markings and places a focus on pavement marking quality and management methods. This research effort demonstrates how a pavement marking maintenance method could be developed and used at the local agency level. The report addresses the common problems faced by agencies in achieving good pavement marking quality and provides recommendations specific towards these problems in terms of assessing pavement marking needs, selecting pavement marking materials, contracting out pavement marking services, measuring and monitoring performance, and in developing management tools to visualize pavement marking needs in a GIS format. The research includes five case studies, three counties and two cities, where retroreflectivity was measured over a spring and fall season and then mapped to evaluate pavement marking performance and needs. The research also includes over 35 field demonstrations (installation and monitoring) of both longitudinal and transverse durable markings in a variety of local agency settings all within an intense snow plow state.