Анализ результатов и выводы

Анализ результатов и выводы

Основная особенность течения льда на участке, где проводились наблюдения, заключалась в том, что наряду со сдвигом (общий сдвиг льда в леднике) здесь имела место деформация льда в сторону пещеры («радиальное движение»). Причины, вызывающие оба вида движения льда, различны.

Сдвиг обусловлен течением ледника. Он происходит в направлении, вероятно, близком к горизонтальному, в соответствии с морфологией льда, однако направление сдвига не совпадает с плоскостью, в которой установлены датчики, а смещено в сторону входа в пещеру.

Показана компонента сдвига в плоскости интересующего нас сечения; эта компонента составляет около 70% общего горизонтального течения ледника. Горизонтальный сдвиг наиболее отчетливо характеризуется горизонтальными составляющими векторов скорости точек, лежащих поблизости от вертикальной оси, проходящей через центр помещения. Чем дальше от пещеры расположена точка, тем больше на ее движении сказывается влияние сдвига; причем под пещерой оно сильнее, чем над ней. Горизонтальный сдвиг расположенных сверху и снизу от пещеры точек относительно центра помещения (под центром помещения подразумевается середина линии, соединяющей центр потолка с центром пола) в зависимости от вертикальных расстояний между этими точками и центром. На график нанесены средние величины сдвига некоторых точек, расположенных симметрично относительно центральной отвесной линии. На этом же графике приводятся теоретические кривые, характеризующие идеализированное течение ледника с учетом наличия в нем свободной полости и степенного закона, отражающего зависимость между напряжением и деформацией. Параметрами трех кривых, приведенных, являются показатель степени и перегрузка.

В настоящее время наилучший результат получен на глубине cf=36 м от центра помещения. На этой глубине показатель степени п-3 (или несколько больший) должен удовлетворять, решению, при котором теоретическое значение сдвига совпадает с измеренным при наблюдениях. Отклонение экспериментальных точек от теоретической кривой в большинстве случаев меньше чем 1 см/год, что хорошо согласуется с оценкой точности измерений, проводившихся в период 1959-1961 гг. Положение двух точек, находящихся ближе всего к центру помещения (пересечение координатных осей), определено с максимально возможной точностью, так как эти точки лежат на поверхности льда (на потолке и на полу пещеры) и их координаты определялись с помощью теодолита. Тем не менее смещение этих точек больше, чем теоретически полученное, что можно объяснить только влиянием пустой полости (наличие сопротивления сдвигу в направлении, проходящем через выработку).

Главной целью работ было изучение движения льда в сторону пещеры (по радиусам, выходящим из ее центра), так как с течением времени оно приводит к «заплыванию» вырубленных во льду помещений. Наиболее характерной особенностью этого-явления следует считать определенную асимметрию в стенах, а также в участках выше и ниже них относительно горизонтальной линии, проходящей через центр помещения. Наблюдателю, находящемуся в центре пещеры, кажется, что стены сдавливаются в основании. Кроме того, асимметрию можно объяснить как движение центра помещения относительно его поверхностей, что может произойти, если пол и потолок смещаются с разными; скоростями. Если лед стен, а также участков выше и ниже них движется по радиусам к центру помещения, то смещение пола вверх будет на 85% превышать смещение потолка вниз; тогда возникает вопрос, за счет чего происходит поднятие пола, т. е. откуда берется лед, заполняющий помещение снизу. Можно ожидать, что лед, движущийся около стен вниз, «вытесняет»пол пещеры; в то же время более быстрое поднятие пола по сравнению с опусканием потолка объясняется разницей давления на уровне того и другого (на уровне пола оно на 12% больше). При изучении движения льда вокруг выработки мы не проникали достаточно глубоко в ледяную толщу, чтобы можно было дать исчерпывающее объяснение на вопрос, почему пол поднимается быстрее, чем опускается потолок. В личной беседе поделился сведениями о своих исследованиях движения льда в туннеле; он показывает, что в помещении, где проводились исследования, пол поднимался примерно на 25% быстрее, чем опускался потолок.

В случае идеально радиального течения льда к центру вырубленной во льду полости круглой формы произведение расстояния от центра до стенок на скорость течения будет постоянной величиной. Грубый контроль показывает, что в нашем случае это не совсем так. Для точек, лежащих вдоль вертикальной оси, проходящей через центр помещения, произведение вертикальной составляющей движения по этой оси на расстояние от центра увеличивается по мере возрастания последнего; для горизонтальной оси аналогичное произведение уменьшается. Эта разница, по-видимому, объясняется только формой помещения; следовало бы ожидать, что влияние формы полости во льду будет уменьшаться по мере увеличения расстояния, однако на самом деле разница в течении льда в области этих двух осей становится все более заметной. Более интенсивное течение ледника, за счет которого можно было бы объяснить разницу в режимах смещения льда вдоль двух осей, можно исключить, поскольку наиболее удаленных от центра точек соответствующего изменения характера перемещения не наблюдается. Наиболее вероятное объяснение заключается в анизотропии льда.

Одной из особенностей течения льда на участке, где проводились исследования, было появление небольшого наклона пола и потолка помещения. Такое явление должно было бы наблюдаться в том случае, если бы сдвиг происходил не горизонтально, а под некоторым углом. Однако весьма детальное изучение дополнительных точек на стенах помещения и внутри ледяной толщи на больших расстояниях от пещеры с очевидностью показало, что движение ледника происходит почти горизонтально, а, следовательно, возникновение наклона помещения должно объясняться какой-то другой причиной. Наиболее вероятно отнести это явление за счет совместного эффекта течения ледника и «заплывания» полости. Видно, что точки, лежащие в центре потолка и пола пещеры, движутся быстрее, чем на той же глубине в сплошном льду. Появление во льду свободной полости приводит к тому, что площадь стены, на которую давит движущийся лед, начинает увеличиваться по сравнению со стеной, расположенной напротив; за счет этого и происходит перекос пола и потолка. Перекос приобретает практическое значение только в том случае, когда помещение используется под жилье.  По-видимому, его можно уменьшить, если при строительстве ориентировать помещение под правильными углами относительно направления течения ледника.

Применение ультразвукового импульсного метода позволило установить общий характер течения льда вокруг вырубленных в нем крупных полостей прямоугольной формы. При дальнейших измерениях по мере возрастания деформации можно будет получить более полное представление о ее особенностях, однако сомнительно, чтобы ежегодные наблюдения (на протяжении многих лет) можно было и впредь проводить при нынешнем состоянии измерительной техники. Необходимо дальнейшее усовершенствование оборудования, чтобы повысить точность измерения времени прохождения импульсов. Пределы таких улучшений ограничиваются частотой используемых ультразвуковых импульсов. Для увеличения точности необходима более высокая частота, однако чем выше частота, тем сильнее затухание волн, т. е. при очень высоких частотах (а следовательно, и большой точности) дальность действия прибора будет недостаточной. Кроме того, возможно, что с течением времени изменяется скорость распространения ультразвука во льду, особенно при сильных деформациях льда. Изучение изменений скорости с течением времени необходимо проводить одновременно с исследованием структуры льда на участке наблюдений. В заключение следует отметить, что применение ультразвукового метода изучения деформации льда дало много полезных сведений и что для некоторых определенных исследований эта методика могла быть значительно улучшена.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.