Испытание образцов льда на текучесть

Испытание образцов льда на текучесть

Целью этих предварительных испытаний была проверка закона текучести с помощью цилиндрических образцов поликристаллического льда, отобранных из стен туннеля и подвергнутых одноосевому давлению в течение длительного времени в условиях, близких к естественным. Выполнить поставленную задачу полностью не удалось, так как аппаратура, сконструированная в 1950 г. для аналогичных исследований, проводившихся на горе Змутт (в туннеле, проложенном в «среднетемпературном» льду) и позволяющая создать давление в трех разных направлениях, сама по себе испытывала деформацию из-за неудачной установки на движущемся глетчерном льду. В результате удалось использовать только часть аппаратуры.

Глетчерный лед, отобранный из стенок туннеля (поблизости от К2) для изготовления цилиндрических образцов, имел четко выраженные кристаллические формы; воздушные пузырьки в образцах отсутствовали. Структура   такого   льда   показана   па

Рассматриваемые ниже результаты, были получены на образце диаметром 71,3 мм и высотой 170 мм, подвергнутом последовательному давлению в трех разных направлениях: 1,0, 4,0 и 3,0 кг/см2.

Туннели с круглым сечением. Деформацию стенок отверстий, имеющих цилиндрическую форму и расположенных горизонтально или под небольшим уклоном, определяют тремя факторами, а именно:

1. Деформация стенок, или закупорка отверстия за счет гидростатического давления окружающего его льда. Часть деформации, при которой круглая форма отверстия сохраняется, была вычислена Хефели и др. для случая «= 1 (Ньютон), а в общем случае с использованием закона текучести льда — Наем.

2 Искажение формы круглого сечения в результате однородной и постоянной деформации среды под воздействием определенным образом направленных напряжении. Чтобы показать соответствующее искажение формы сечения, достаточно знать направление векторов деформации в интересующей нас плоскости. В отличие от первого случая, когда уменьшение диаметра происходит за счет равномерного сужения канала, причем сечение его остается круглым, в данной ситуации форма туннеля часто становится эллиптической. Если обозначить направления сдвига стенок через х, у и z, а соответствующие им скорости деформации через гх, гу и е2 , то при постоянном объеме льда должно выполняться следующее условие:

Как и в первом случае деформации (случай 1), при сужении туннеля в направлении соответствующей оси скорость деформации будет положительной, а при расширении — отрицательной.

3. Считая, что в первом приближении оба вида деформации имеют место в одинаковой степени и что ось симметрии круглого туннеля направлена параллельно оси у, т. е. совпадает с направлением одного из трех главных напряжений, мы можем написать ков), sz — общая скорость сужения туннеля по вертикали (сверху и снизу).

Часто — и особенно в условиях Арктики и Антарктики — односторонней деформацией, описанной в пункте (2), можно пренебречь по сравнению с равномерным сужением (пункт 1). Это, впрочем, не относится к быстротекущим ледяным потокам. С другой стороны, деформация типа (2) нередко играет главную роль в туннелях, проложенных в ледниках альпийской зоны, т. е. таких, где температура льда не очень низкая. В качестве примера мы можем привести верхний туннель ледника горы Коллоя, где оба вида деформации наблюдались в равной степени.

Пластины (плиты) и «столбы» (Blockschollen). Деформация «столбов» под действием собственного веса. Как известно, «столбы» образуются при взаимном пересечении под прямым углом двух систем трещин. Их деформация происходит в трех измерениях.

Показана деформация призматического ледяного «столба» под действием собственного веса при условии, что изменение формы столба может свободно происходить в любом направлении. При наличии трения между подошвой ледяной призмы и основанием, на котором она стоит, деформация ее примет вид, схематически показанный кривой 1 (пунктир). Однако в случае когда расширение подошвы призмы не возникает (за счет связи с основанием), в процессе деформации она примет форму вазы (кувшина) (кривая 2).

Для верхней половины призмы (при условии, что объем ее остается постоянным) характерно отсутствие разницы между кривыми 1 и 2; в этой области давление действует по оси призмы; поэтому мы можем написать следующие зависимости:

Деформация пластин под действием собственного веса. Пластины образуются при возникновении на поверхности ледника более или менее глубоких параллельных трещин или расселин (в аналогичных условиях при сползании ледника в море образуются так называемые «столовые» айсберги). Деформацию пластин в первом приближении можно рассматривать только в двух направлениях (вх=0).

Читайте так же:

Комментарии запрещены.