Изучение свойств морского льда. Сопротивление льда разрушению при сжатии, страница 6

Рис. 6. Зависимость сопротивления льда на сжатие R_эс от плотности

Рис. 7. Зависимость сопротивления разрушению R от коэффициента содержания воздушной фазы k_в для образцов из прессованного снега и пузырькового льда .

Очевидно, что жидкая и воздушная фазы находятся в порах образца. Наличие пор в образце приводит к тому, что его напряженно-деформированное состояние отличается от напряженно-деформированного состояния образца, в котором поры отсутствуют. Отличие в напряженно-деформированных состояниях может привести к отличию сил, при которых происходит разрушение образца. Так как напряжения вычисляются и в том, и в другом случае по силе и по площади поперечного сечения, то при наличии пор в образце следует ожидать уменьшения сопротивления разрушению. Однако уменьшение сопротивления будет связано не с уменьшением прочности льда, а с уменьшением несущей способности образца за счет того, что сопротивление разрушению в кристаллах льда и порах неодинаково. Таким образом, в случае, когда вычисление напряжений производится без учета пор, сопротивление разрушению должно уменьшаться.

Для определения напряжений при разрушении, независимо от формы образцов и соотношения их размеров, применялась одна и та же формула. Таким образом, считалось, что при любой форме и размерах в образцах при сжатии формируются подобные напряженно-деформированные состояния, соответствующие такому напряженно-деформированному состоянию, для которого и была получена формула определения напряжения. Однако считать так нет никаких оснований, потому что в настоящее время нет теоретических исследований, подтверждающих, что одна и та же формула для определения напряжений справедлива ко всем формам образцов.

Такого же рода теоретических исследований не проводилось и в отношении кубических образцов. Вероятно, именно поэтому, когда столкнулись с фактом уменьшения сопротивления с увеличением размеров образцов (рис.5,г, рис. 8, рис. 9), рассматривалась только одна причина, объясняющая этот факт. Объяснение состояло в том, что в большом образце больше пор и дефектов, чем в малом и, следовательно, сопротивление такого образца меньше. Следует, однако, рассматривать и другие причины, влияющие на величину сопротивления разрушения.

Рис. 8. Зависимость сопротивления льда на сжатие Rэс от площади поверхности

грани кубического образца.

Рис. 9. Зависимость сопротивления на сжатие Rс кубических образцов, изготовленных из льда р. Невы, от их высоты

Зависимость относительных поперечных деформаций от относительной высоты образца может быть тем критерием, с помощью которого можно оценить степень несоблюдения подобия напряженно-деформированных состояний большого и малого образцов. Если бы большие и малые образцы имели одну и ту же зависимость относительных поперечных деформаций от относительной высоты и показывали разные сопротивления разрушению, то объяснение уменьшения сопротивления у большого образца за счет большего количества пор можно было бы считать окончательным. Однако измерения поперечных деформаций и сравнение этих зависимостей по высоте для большого и малого образцов никогда не проводились. Таким образом, уменьшение сопротивления у больших образцов может быть связано с тем, что его напряженно-деформированное состояние отличается от напряженно-деформированного состояния малого образца.

В настоящее время СНиП 2.06.04-82" рекомендует испытывать образцы квадратного или круглого сечения с отношением высоты к ширине (диаметру), равным 2,5.