Новая интерпретация результатов испытаний

/>Новая интерпретация результатов испытаний

Ниже приводится сравнительная оценка результатов испытаний, приведенных на месте (в туннеле) в 1948 и 1960 гг.; большинство из них основывается на величине параметра  = 3 ледников, т. е. когда давление вызывало повышение температуры до точки плавления, совпадают с значениями этого коэффициента, которые дает Глен для температуры 0° С (0,53- 10~8 сек~1).

В дополнение к данным измерений деформации в «умеренных» (гора Коллон и гора Змутт) и холодных ледниках проведены также испытания льда на одноосное сжатие в ледяном куполе Юнгфрау-Иох. Опыты проводились на образцах льда цилиндрической формы. Полученные результаты также приводятся в для сравнения. Данные двух последних опытов взяты из анализа профиля внутреннего Гренландского ледника (с запада на восток), составленного французской полярной экспедицией. Ниже приведены пояснения опытов.

Испытание 1. Круглый туннель в леднике горы Коллон (верхний туннель). Как особо отмечал Най, при оценке гидростатического дав- ления р необходимо иметь в виду, что этот туннель расположен непосредственно у подножья ледяного каскада и, таким образом, находится под воздействием сильного продольного давления. Поэтому несмотря на то, что величина р определена по обычной форме для нейтральной зоны, ее значение здесь особенно велико. Элементарный расчет дает р-8 кг/см2. Далее необходимо рассмотреть влияние скорости продольной деформации; согласно данным   измерений, она составляет  0,04%   в по апрель 1955 г., дают возможность установить некоторые основные закономерности.

Внешняя деформация пещеры. Показаны размеры ходов и помещения, вырубленные в леднике, а также их изменения в процессе деформации льда. Оказалось, что продольная ось EF удлинялась примерно на 2% в год; при этом толщина льда над пещерой была около 29 м. В находившемся поблизости поперечном туннеле Qm также наблюдалось увеличение длины, которое в принципе можно объяснить поперечной  деформацией  35-метровой толщи льда под действием собственного веса. Условия, весьма похожие на те, которые были в лабораторном помещении, наблюдались и в соседнем с ним круглом туннеле. На основании проведенного в этом туннеле исследования процесса уменьшения его диаметра мы сделали вывод, что за 4  года  его диаметр уменьшился  на  39%   (около 10% в год). Аналогичное сокращение кубатуры наблюдалось и в вырубленной для лаборатории пещере и ее ходе сообщения.

Возникновение трещин при сжатии пещеры. Появление трещин на горизонтальных ледяных уступах в лабораторном помещении, впервые обнаруженное в 1953 г., было совершенно неожиданным. С течением времени эти трещины росли в ширину, однако глубина их не увеличивалась. Объяснение этого процесса вместе со схематическим изображением одной из трещин приводится. Показанные на трещины появляются только при сжатии помещения за счет текучести льда в процессе поперечной деформации. На участках, где сжатие отсутствует, во льду возникают местные растягивающие напряжения, вызванные растяжением в направлении EF, а также способствующие появлению трещин. Аналогичное явление наблюдалось при сжатии пещеры сверху и снизу, т.. е. со стороны пола и верхнего свода, где возникали такие трещины. Они отмечены Sb и Sc. Цифры около трещин на продольном изображении пещеры после деформации показывают наибольшую ширину трещин в сантиметрах, измеренную 14 апреля 1955 г.

Такой же процесс, но в более крупных масштабах может привести к формированию поперечных расселин, подобных тем, какие наблюдали Земберг и другие в больших антиклиналях шельфового ледника Росса. Появление таких поперечных расселин происходит в результате воздействия мощных горизонтальных давлений (под давлением во льду возникают напряжения, которые исчезают при растрескивании.- Перев.).

Отслаивание льда. По результатам наших экспериментов, проводившихся в сплошном льду, получалось, что отслаивание льда в туннелях, подобное растрескиванию шахтных сводов в горах («Bergschlag»), может возникнуть на глубинах от 100 м и выше; однако вопреки экспериментальным данным в туннелях, проложенных в низкотемпературном льде ледника Юнгфрау-Иох, отслаивание льда в виде выпучивания одной из стен можно было наблюдать уже на глубине 25 м.

Стрелки дают схематическое представление о связи напряжения с вызванной им деформацией. Как только во льду появляется пустая полость (в нашем случае пещера), скорость течения льда вдоль ее стенок возрастает, при этом, поскольку главная точка S на диаграмме вертикальных напряжений медленно смещается в глубь ледяной массы, занимая положение S, здесь происходит перераспределение напряжений. Возникающая при этом деформация показывает, что относительно высокие местные напряжения сдвига (параллельно стенкам пещеры) приводят в конечном итоге к разрушению льда в направлении, совпадающем с расположением стенок. Поскольку полость пещеры не оказывает сопротивления деформации стенок, происходит выпучивание льда в сторону пустого пространства.

Наблюдения и исследования в ледниковых расселинах. Система туннелей, пробитых в ледяном куполе, дала возможность изучить внутренние ледниковые расселины; в тех случаях, когда  расселины были заполнены водой, они осушались. Наблюдения за изменением величины расселин должны проводиться в течение нескольких лет.

Наблюдения за процессом роста расселины. В начале февраля 1961 г. у северной оконечности поперечного туннеля возникла новая трещина. Ее ширина впервые была измерена 18 февраля и оказалась равной 35 мм. В течение некоторого времени наблюдения были спорадическими, с интервалами в 13-14 суток, однако начиная с 15 апреля 1961 г. измерения ширины, трещины проводились ежедневно с помощью специального прибора. По данным измерений за июнь и июль 1961 г. была составлена диаграмма в крупном масштабе. В течение этого времени рост ширины трещины происходил почти равномерно со скоростью около 2,93 мм в сутки. В промежутке между 25 и 30 июня непостоянство скорости увеличения ширины расселины несколько возросло, однако причины этого явления остались неизвестными. На основании долговременных (с 16 февраля по 26 ноября 1961 г., всего 250 суток) наблюдений средняя скорость расширения трещины оказалась около 3 мм в сутки. Сезонных колебаний не обнаружено.

Наблюдения за исчезновением (сжатием) трещин. Обычно трещины в движущемся льду возникают в то время, когда он находится в зоне растяжения. Попадая в зону сжатия, трещины уменьшаются или вовсе исчезают. Обусловленные общей морфологией ледника поля напряженности во всех случаях в той или иной степени оказывают влияние на движущийся лед. Если ледник имеет форму купола, т. е. падение склонов во все стороны от вершины возрастает, то на всем протяжении его склонов зоны сжатия отсутствуют; следовательно, трещины закрываться не могут; наоборот, по мере сползания льда их ширина должна возрастать.

Если с течением времени ширина расселины не увеличивается, то это может объясняться возникновением в ней складок. Как только в верхней части ледника появляется трещина, она сразу же заполняется водой, снегом или фирном. Этот процесс в течение нескольких лет наблюдался в расселине 53; схематическое изображение его показано.

Строители   встретили   эту трещину при прокладке поперечного туннеля Q120; она была заполнена водой, несколько тысяч кубометров которой пришлось откачивать из туннеля. С этой же трещиной пересекался и поперечный туннель, однако на уровне шахты воды в ней уже не было (за счет откачки   через   туннель   Qi2o)-Внешне расселина выглядела как огромный свод, расширенный в верхней части (высота его около 15 м) изнутри вся полость была повсеместно покрыта, глубинной   изморозью, кристаллы которой имели необычную   форму  и  размеры. В нижней части расселины была вода, покрытая слоем льда. На    протяжении   следующих 5 лет свод в полости медленно опускался со средней скоростью около 3 м/год; при этом расширение расселины (на уровне туннеля) происходило со скоростью около 1 м/год. Через 4 года опускавшийся сверху фирн достиг поверхности льда, полностью закрывая свободное пространство. Если бы вода из расселины не была удалена искусственно, заполнение пустоты фирном закончилось бы раньше (так как уровень воды был бы выше) или (в случае, если на поверхности воды не было бы льда) массы фирна погрузились бы в воду.

Если снега выпадало мало, то заполнение расселин может происходить за счет метелевого переноса или талой воды, образующих в расселине особую разновидность «ледяного наполнителя».

/> />

Читайте так же:

Комментарии запрещены.

Свежие записи