Многоцикловое и истирающее воздействия дрейфующего ледяного покрова на морские гидротехнические сооружения (Феноменологическая модель процесса разрушения ледяной плиты на контакте с сооружением), страница 8

Имеется ряд важных среднемасштабных испытаний инденторов с площадями от 0,5 до 3,0 м². Первый такой эксперимент был проведен в заливе Понд в 1984 г. [332] в туннеле внутри айсберга. Аналогичный проект выполнен в проливе Байам в 1985 г. Обширная экспериментальная программа была выполнена на ледовом острове Гобсон Чойс [331]. Измерялось распределение давлений при ледовом воздействии. Среднее местное давление в центре индентора было от 15 до 20 МПа. Индентор 4,5 м² использовался в испытаниях с однолетним льдом в районе Резольют в 1993 . Национального исследовательского совета Канады и компании Sandwell Inc. оf Calgary.

К сожалению, данные натурных измерений на реальные сооружения в большинстве случаев являются коммерческой информацией. Число измерений ледового давления на существующие сооружения сравнительно невелико в связи с их высокой стоимостью. Впервые измерения проводились на грунтовых островах в м.Бофорта. Первоначально измерялись деформации грунта и проводились качественные наблюдения за разрушением льда [339]. Наблюдалось торошение льда, его консолидация вокруг острова, разрушение в результате изгиба и сжатия. Например, на острове Адго (глубина 2 м) измеренное максимальное давление было 0,9 МПа при толщине льда 1 м и скоростях 6´10^-8с^-1. Эффективная толщина острова увеличивалась. Размер зоны разрушения составляет 4-5 толщин льда.

Первые измерения на платформах в м.Бофорта описаны в работах [258, 362]. Первой конструкцией кессонного типа в Арктике были кессоны “Тарсьют”. Компания Gulf Canada Ltd предоставила информацию об измерениях на кессонах “Моликпак” в м.Бофорта. Например, в обзоре Сандерсона [387] представлены результаты измерений на передвижных кессонах “Моликпак” и “Экксон” в период до 1977г. Измеренное давление на панели составляло 1,5 МПа. Гнатюк и Фелзин [294], Нес [351] (рис.3.14) продолжили измерения на период 1985-91гг. Проводились измерения на маяках в Ботническом заливе [325, 278].

Рис.3.14. Нагрузки, давления и формы разрушения на кессоне

“Моликпак” от однолетнего льда по Нес [351].

В последние два десятилетия расширился круг стран, участвующих в исследовании ледовых воздействий на сооружения шельфа. Исследования ведутся по многолетним программам с финансированием из государственных и частных источников. Наиболее известны исследовательские программы Канады, США, ФРГ, Японии, Финляндии, Норвегии и КНР. Большой комплекс исследований проведен сотрудниками СахалинНИПИморнефть (г.Оха), МИСИ, ВНИПИморнефтегаз (г.Москва). Например, в работе [380] описаны результаты 5-летней программы исследований японских ученых (1993-97гг.) при финансировании Японской Ассоциации океанской промышленности. Проведен комплекс экспериментальных и теоретических работ и разработана программа для ЭВМ для двух- и трехмерного случаев. Основные результаты следующие:

ширина зон разрушения льда пропорциональна толщине льда;

одновременное разрушение льда наиболее вероятно при увеличении податливости сооружения и уменьшении скорости прорезания;

местные давления растут при уменьшении контактной площади, однако, здесь имеется влияние еще ряда дополнительных факторов;

глобальная ледовая нагрузка увеличивается при увеличении податливости сооружения.

В работе [412] приведены подробные данные экспериментов, проведенных по вышеупомянутой программе. Испытывался озерный лед на севере о.Хоккайдо при D/h= 2,5; 14,3; 15,4 при скоростях 1,03-1,77 см/с. Отмечено, что первый пик циклической нагрузки максимальный для узких опор. Последующие пики не превышают первый. Расчетная нагрузка обычно определяется по первому пику. Для широких опор разрушение льда происходит неодновременно и контакт неполный. Разрушение льда происходило с образованием сколов. Получено, что отношение локального давления к прочности на одноосное сжатие следует распределению Вейбулла.