Прочность образцов на одноосное сжатие в обеих группах опытов была примерно одинакова и составила Rc=4.0-7.0 МПа при изменении скорости деформации соответственно от 2×10-4 до 2×10-5 с-1 (Т= -10°С). При Т= -2°С прочность уменьшилась приблизительно в два раза.
Эксперименты позволили выявить три типа разрушения льда в зависимости от его состояния и скорости нагружения: вязкое смятие, вязкохрупкое разрушение путем расслоения и скола льда и хрупкое разрушение смятием и сколом (рис.3.5).
Первый тип разрушения возникает при медленном нагружении, второй тип - при средней скорости и третий - при большой скорости нагружения. Наибольшие нагрузки возникают при втором типе разрушения льда. Опыты показывают, что частотные характеристики давления льда на опору находятся в сложной зависимости от скорости движения, толщины ледяного поля и диаметра опоры. С увеличением скорости движения и толщины ледяного поля уменьшается зона разрушенного льда перед опорой, что является одной из причин увеличения частоты действия ледовой нагрузки.
Накаяма Х. и др. [346] провели мелкомасштабные эксперименты в ледовом бассейне размером 6´3´1м с цилиндрическими моделями D= 0,05; 0,1; 0,2; 0,3 м при толщине ослабленного мелкозернистого льда примерно 0,05 м, а также натурные эксперименты на льду с опорами диаметром 0,4 и 0,8 м и толщиной льда около 0,4 м. Прочность модельного льда при одноосном сжатии была равна Rc= 0,11 МПа, а натурного Rc= 1,5 МПа.
При проведении опытов в ледовом бассейне скорость движения модели изменялась от 0,02 до 0,20 м/с. При больших скоростях перемещения >0,1 м/с ледяное поле перед моделью разрушалось так же, как в натурных условиях, за счет образования призм скола (рис.3.2), без развития горизонтальных трещин. При увеличении диаметра модели и уменьшении скорости перемещения отмечалась тенденция к изменению картины разрушения льда - ледяное поле теряло устойчивость, как сжатая пластина. Наибольшие нагрузки соответствовали скоростям перемещения модели 0,02 м/с. По данному опыту сделан вывод, что уменьшение параметра D/h приводит к росту значения коэффициента смятия.
Оджима Т. и др. [356] выполнили опыты с помощью индентора в натурных условиях при толщине льда 0,09-0,35 м, намороженного из морской воды соленостью 33‰ (рис.3.6а). Лед имел структуру S2 со следующими параметрами: Rc= 2.5 МПа, Ru= 0.14¸0.4 МПа. При проведении опытов использовали модели диаметром 0,4; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0м. Нагружение модели осуществлялось путем ее вдавливания в прямолинейную кромку ледяной плиты с последующим ее прорезанием. Скорость движения опоры 4 м/с. Значение ледовой нагрузки на опору D= 1 м и контактные условия льда и опоры, соответствующие различным значениям приведены на рис.3.6б.
В опытах ледяное поле перед опорами разрушалось за счёт смятия, потери устойчивости, а так же наблюдалось смешанное разрушение, причём при значениях D/h < 5 ледяное поле теряло устойчивость, как сжатая пластинка (рис. 3.6, в). Для определения значения коэффициента смятия предложены эмпирические зависимости. Низкие значения коэффициента смятия можно отнести за счёт отсутствия плотного контакта при взаимодействии льда и опоры, включая начальную фазу нагружения (например, коэффициент плотности контакта для опоры D= 1 м был равен 0,4).
Мишель Б. и Туссайнт Н. [342] провели изучение влияния скорости процесса нагружения льда при взаимодействии с вертикальной узкой опорой. Данные опыты проводили в лабораторных условиях с использованием гидравлического пресса, с помощью которого в кромку ледяной плиты размером 0,81´0,81 м и толщиной h= 0,025-0,1 м (структура S2, средний размер кристалла 7,5 мм), заключённой в жесткую обойму, вдавливалась модель диаметром от 0,06 до 0,20 м с различной скоростью. В опытах отмечено вязкое, переходное (смешанное) и хрупкое разрушение в зависимости от скорости деформации. Основные результаты исследований в сопоставлении с данными других авторов представлены на рис.3.7.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.