Расчет прочности платформы

/>Расчет прочности платформы

Поскольку лед, находящийся в естественной обстановке, стремится прийти в термодинамическое равновесие с окружающей средой, свойства его зависят от времени. Поэтому для окончательной разработки и внедрения в практику намороженных из морской воды ледяных платформ необходимо разработать быстрые и надежные методы анализа их прочности.

Многие исследователи проводили детальные работы по определению упругих постоянных природного льда, используя динамические (или звуковые) методы; однако лишь немногие из этих работ могут быть применены в отношении искусственно намороженного льда. В отношении прочности обоих видов льда дело обстоит примерно так же. Анализ проведенных исследований показывает, что упругие и прочностные свойства льда зависят главным образом от трех факторов: температуры, солености и плотности. В некоторых работах, посвященных исследованию морского льда, предпринимается попытка при помощи эмпирических или теоретических методов представить максимальную прочность как функцию корня квадратного из общего объема рассола (или жидкой фазы), содержащегося во льду при данной температуре и солености. Исследования, проведенные Ассуром и Виксом, показывают, что максимальная прочность льда уменьшается при увеличении содержания в нем рассола. Эти наблюдения заслуживают особого внимания, так как определение связи между прочностью льда и количеством рассола, содержащегося в нем, было бы особенно полезно для постоянного контроля прочности ледяного щита. В этом случае, измеряя на месте температуру и соленость, можно было бы постоянно следить за изменениями прочности.

Чтобы выяснить, сохраняется ли выведенная Ассуром и Виксом зависимость для большего диапазона солености, были проведены эксперименты на образцах природного и намороженного льда, взятых в Норд-Стар-Бэйе, Гренландия. Содержание рассола в этих образцах определялось по составленной Ассуром таблице «Содержание рассола, %о»- Эта характеризует содержание рассола в для стандартного морского льда при солености в зависимости от температуры. По первоначальной температуре и солености проб было вычислено уменьшение содержания рассола за время, в течение которого проводились испытания на прочность. После испытания всех слоев каждого типа льда был составлен график, на одной оси которого откладывались значения измеренной прочности, а на другой — значения корня квадратного из среднего объема рассола. Каждая точка графика характеризует осредненные данные для слоя льда толщиной 1 фут. Типы льда и периоды отбора образцов даны в подписи.

Уравнение прямой, соответствующей полученным данным, было выведено при помощи предложенного Бартлеттом статистического метода; этот метод не требует знания предварительных изменений двух переменных: измеренной прочности льда и рассчитанного содержания рассола. В результате было получено линейное уравнение, приведенное. Почти все вычисленные значения (95%) коэффициента при корне квадратном из общего количества рассола лежат в пределах между-^2,57 и -5,35. Коэффициент корреляции г между прочностью льда и корнем квадратным из содержания рассола получился равным 0,674. Знак минус характеризует отрицательный наклон прямой (с увеличением содержания рассола прочность уменьшается). Поскольку прочность определялась непосредственно во время испытаний, коэффициент корреляции статистически удовлетворителен. Тем не менее только 45,5% общего числа отклонений прочности можно объяснить корреляцией. Отсюда ясно, что, несмотря на полученный из анализа удовлетворительный коэффициент корреляции между прочностью льда и корнем квадратным из количества рассола, в процессе участвуют и другие факторы, которыми и объясняются значительные колебания прочности относительно линии, выражающей связь только двух переменных. При сравнении связи прочности и корня квадратного из концентрации в уравнении, приведенном, с уравнениями Викса определился скрытый смысл коэффициента, стоящего перед радикалом. Тем не менее линия, начерченная согласно уравнению, лучше отражает изменения прочности, чем кривые Викса, что объясняется большими величинами прочности, полученными по данным измерений в Норд-Стар-Бэйе, поскольку при испытаниях на разрыв центральное отверстие в образце не высверливалось.

Значительный разброс точек вокруг прямой линии, по-видимому, объясняется многими факторами. Естественная неоднородность льда, вызванные нагрузкой изменения в ориентировке кристаллов, ограниченная точность испытательного оборудования и, наконец, субъективные ошибки — возможно, все это и является причиной разброса точек на графике.

Рассматривать прочность только как функцию количества рассола, содержащегося во льду, не совсем верно, так как при этом не учитывается влияние миграции рассола на плотность, а следовательно, и на прочность льда. В результате миграции рассола увеличивается пористость льда (с увеличением пористости плотность уменьшается), однако это справедливо лишь в том случае, если образовавшиеся поры не заполняются затем инфильтрационной влагой, появившейся благодаря таянию поверхностного слоя льда или каким-либо другим причинам. В свою очередь влага, заполнившая освободившиеся после стока рассола поры, может замерзнуть. Таким образом, в нашем уравнении для вычисления прочности мы пренебрегаем всегда имеющими место изменениями плотности из-за миграции рассола. Во льду, полученном при заливке, процесс миграции выражен более резко, чем в естественно образовавшихся льдинах, так как соленость намороженного льда выше; в соответствии с этим и колебания плотности в намороженном льду будут больше, нежели в естественных льдинах. Поэтому уравнение прочности в своем окончательном виде должно обязательно иметь коэффициент, отражающий влияние плотности.

/> />

Читайте так же:

Комментарии запрещены.

Свежие записи