大顆粒柱狀淡水冰無(wú)側(cè)限剪切強(qiáng)度及其影響因素

1、大顆粒柱狀淡水冰無(wú)側(cè)限剪切強(qiáng)度及其影響因素摘要：hj針對(duì)大顆粒柱狀冰無(wú)側(cè)限剪切強(qiáng)度 同加載方向、加載應(yīng)變速率和冰樣溫度有關(guān)，在加載 應(yīng)變速率500x 10-5/s500x 10-2/s區(qū)間內(nèi)、試驗(yàn)溫度 分別為-05 °c、-2 °c、-5 °（：和-10 °c、進(jìn)行兩個(gè)加載 方向分別為垂直加載（加載力平行于晶體生長(zhǎng)方向） 和水平加載（加載力垂直于晶體生長(zhǎng)方向）的無(wú)側(cè)限 剪切試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在既定試驗(yàn)條件下，剪切強(qiáng)度 隨著溫度和應(yīng)變速率的減小有增大趨勢(shì)；比較兩個(gè)加 載方向剪切強(qiáng)度可知，在-5 °cn-io °c條件下力學(xué)性 質(zhì)的各向異性

2、更為明顯，而在-05 °0和-2 °c時(shí)兩個(gè)加 載方向剪切強(qiáng)度相差不大;另外在氣泡含量小于865% 情況下，冰內(nèi)氣泡含量對(duì)大顆粒柱狀冰剪切強(qiáng)度影響 不大。關(guān)鍵詞：剪切強(qiáng)度；溫度；應(yīng)變速率；各向異性; 淡水冰中圖分類(lèi)號(hào)：p332.8，tv211.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：16721683 （2016） 06006206hj 1.8mm study on the unconfined shear strength of large columnargrained freshwater ice and its influential factorshan hongweil, h

3、uang wenfeng2, jia qing3, li zhijunl(1. state key laboratory of coastal and offshore engineering，dalian university of technology，dalian 116024，china； 2.school of environmental science and engineering，changz an university，xi an 710054， china； 3.college of water conservancy and hydropower, heilongjian

4、g university, harbin 150086, china)abstract： jp2considering that the unconfined shear strength of large columnargrained freshwater ice is associated with loading directions, loading strain rate and temperature，we conducted the unconfined shear test at the temperature of-0.5 °c, -2 °c, -5 &

5、#176;c, -10 °c and strain rates of 5.0 x 10-5/s to 5.0 x 10-2/s.two loading modes were used in our test： vertical loading (the loading force was parallel to the crystal growth direction) and horizontal loading (the loading force was perpendicular to the crystal growth direction) .the experiment

6、al results showed that (a) the shear strength increased with the decrease of temperature and strain rate under the given experimental conditions； (b) comparison of shear strength under the two loading directions showed that the anisotropy of mechanical properties was more obvious at the temperature

7、of -5 °c and -10 °c，and the shear strength under the two loading directions had no visible distinction at the temperature of -0.5 °c and -2 °c ； and (c) there was no significant correlation between the shear strength and gas bubble content when the gas bubble content was less tha

8、n 8.65%.key words： shear strength； temperature； strain rate； anisotropy； freshwater ice人類(lèi)在高緯度和高海拔地區(qū)生活與生產(chǎn)活動(dòng)中會(huì) 遇到與冰有關(guān)的問(wèn)題，促使我們對(duì)冰開(kāi)展探索和研究。 對(duì)冰的認(rèn)識(shí)不但要從生消過(guò)程把握，還要對(duì)冰自身的 物理力學(xué)性質(zhì)重點(diǎn)突破，其中冰的力學(xué)性質(zhì)研究意義 廣泛，一方面冰可以作為一種材料加以利用，如研究 冰層厚度以及冰強(qiáng)度可以服務(wù)于冬季臨時(shí)交通，如冰 上汽車(chē)通行和冰上飛機(jī)起降1;另一方面，冰作為一 種災(zāi)害要加以防范，如冰區(qū)河岸護(hù)坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、南 水北調(diào)輸水工程34都要進(jìn)行抗冰設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)物與

9、冰 相互抵抗作用時(shí)，只有當(dāng)結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)強(qiáng)度高于冰的 作用力才不至于發(fā)生結(jié)構(gòu)物破壞，我們希望發(fā)生的是 冰的破碎破壞，而非結(jié)構(gòu)物的破壞。所以在結(jié)構(gòu)物的 設(shè)計(jì)前詳細(xì)了解冰的自身力學(xué)性質(zhì)至關(guān)重要?？贡Y(jié)構(gòu)物與冰的作用是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，冰荷 載作用于結(jié)構(gòu)物的過(guò)程非單一的加載模式，而是多層 次非連續(xù)的力學(xué)加載過(guò)程5，在作用過(guò)程中冰的彎曲 破壞、剪切破壞、壓縮破壞都有可能發(fā)生。國(guó)內(nèi)外對(duì) 淡水冰的壓縮和彎曲力學(xué)性質(zhì)的研宄較多3 9 ，淡水 冰的剪切性質(zhì)的研究相對(duì)較少，需要更多的工作認(rèn)識(shí) 淡水冰剪切性質(zhì)。其中劉維波等10用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)研宄 淡水冰的剪切強(qiáng)度及模量，對(duì)剪切強(qiáng)度隨剪應(yīng)變速率 的關(guān)系進(jìn)行了研宄，從扭轉(zhuǎn)試件

10、斷口斜率角略大于 45°，說(shuō)明在剪應(yīng)力應(yīng)變呈線(xiàn)性關(guān)系情況下，冰的扭 轉(zhuǎn)呈現(xiàn)脆性破壞。賈青等11使用無(wú)側(cè)限剪切方法對(duì) 水庫(kù)淡水冰的剪切強(qiáng)度進(jìn)行了研宄，結(jié)果表明淡水冰 剪切強(qiáng)度與加載方向、加載速率和冰溫度有關(guān)。相對(duì) 淡水冰而言海冰的剪切性質(zhì)研宄較多1215，李志軍 等16對(duì)渤海s2型海冰側(cè)限剪切強(qiáng)度開(kāi)展詳細(xì)研宄， 討論了加載速率、加載方向、側(cè)限應(yīng)力、試樣溫度、 鹽度和密度對(duì)剪切強(qiáng)度的效應(yīng)，結(jié)果表明同試驗(yàn)溫度 時(shí)s2型海冰不同加載方向下峰值剪切強(qiáng)度差異不明顯。總結(jié)前人對(duì)淡水冰和海冰剪切性質(zhì)研宄經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合試驗(yàn)所用大顆粒柱狀冰特性，試驗(yàn)采用無(wú) 側(cè)限剪切方法，分析天然淡水冰剪切強(qiáng)度隨溫度、應(yīng)

11、力速率的變化規(guī)律；通過(guò)對(duì)淡水柱狀冰不同加載方向 下剪切試驗(yàn)研究，分析柱狀冰剪切性質(zhì)的各向異性； 由于試驗(yàn)冰樣氣泡含量在深度范圍內(nèi)變化較大，用冰 樣分層試驗(yàn)法分析氣泡對(duì)剪切強(qiáng)度的影響規(guī)律。1現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與試驗(yàn)方法1.1現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)本文以位于哈爾濱市郊的黑龍江省水利科學(xué)研究 院野外試驗(yàn)站區(qū)(45° 38' n，126° 22' e)內(nèi)的 靜止水體凍結(jié)形成的淡水冰為研宄對(duì)象開(kāi)展剪切強(qiáng)度 研究。其中冬季現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)包含冰厚和冰/水溫，現(xiàn)場(chǎng)觀 測(cè)開(kāi)始于2011年10月份，結(jié)束于2012年4月份。圖 1給出了日平均氣溫和冰厚歷時(shí)曲線(xiàn)，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果 可知，入冬后氣溫迅速降低，在冬季的

12、12月至次年2 月的3個(gè)月期間氣溫持續(xù)保持在0 °c以下，進(jìn)入3月 份后氣溫開(kāi)始回暖。在冰層形成的前兩個(gè)月沒(méi)有強(qiáng)烈 大風(fēng)發(fā)生，風(fēng)速主要為小于5m/s，風(fēng)向以南風(fēng)和偏東 南風(fēng)為主(圖2)。2011年-2012冬季冰凍度日數(shù)為1 780 °c?d,冰層形成于11月初，結(jié)冰初期冰層出現(xiàn)夜 凍明消現(xiàn)象，2012年2月27號(hào)冰厚達(dá)到最大值102cmo1.2冰內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般冰樣從冰層分離后冰樣內(nèi)溫度與氣溫溫差較 大，在溫度應(yīng)力的作用下短時(shí)間內(nèi)冰樣會(huì)產(chǎn)生大量裂 縫。所以力學(xué)冰樣的采集要注意低氣溫對(duì)冰樣的影響， 建議野外力學(xué)冰樣采集時(shí)最好選擇氣溫不是太低的某 一日，或者在中午前后采集。本文試

13、驗(yàn)所用力學(xué)試樣 采集于2011年12月19 0,冰厚41 cm，采集后的冰 樣運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室低溫存放。剪切試驗(yàn)設(shè)計(jì)需要依據(jù)冰內(nèi)部結(jié)構(gòu)開(kāi)展，所以首 先需要對(duì)冰物理性質(zhì)（此處主要包括冰晶體結(jié)構(gòu)、氣 泡含量和密度）開(kāi)展調(diào)查。隨機(jī)選取一豎直且上下完 整冰樣做冰切片，從所選冰樣分別鋸下三根完整的10 cmx 10 cmx冰厚的上下通長(zhǎng)的完整冰樣，剩余冰樣 保存以備用。切下的三根冰樣分別用作冰晶體垂直切 片觀測(cè)、水平切片觀測(cè)和密度分析。切片時(shí)把所切冰 薄片一面研磨平整貼到溫度稍高于0 °0的玻璃片，玻 璃片溫度不能過(guò)高，冰片與玻璃片貼合緊密且中間無(wú) 氣泡時(shí)為貼片成功。貼片成功待冰切片與玻璃片凍結(jié) 牢

14、固后，用刨刀或玻璃片小心刮平至切片厚度至05 mm左右17。待所有冰切片制作完后即可在黑暗環(huán)境 中將制作好的冰切片置于費(fèi)式臺(tái)下拍照。圖3給出了冰內(nèi)氣泡宏觀照片和冰晶體照片。分析垂直切片和水 平切片的冰晶體，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)深度范圍內(nèi)冰由柱狀冰 晶體組成，晶體粒徑隨著深度的增加而增大；水平切 片顯示在05 cm深度處晶體平均粒徑為83 cm，如此 大粒徑冰晶體與成冰氣象條件有關(guān)。根據(jù)生長(zhǎng)類(lèi)型冰 可以分為原生冰、次生冰和疊加冰。其中原生冰內(nèi)部 結(jié)構(gòu)與結(jié)冰時(shí)的氣象條件和水動(dòng)力條件有關(guān)18。一 般在風(fēng)平浪靜條件下凍結(jié)形的原生冰晶體結(jié)構(gòu)主要為 垂直c軸取向的晶體19，而次生冰的生長(zhǎng)又受到原 生冰晶體結(jié)構(gòu)控制。

15、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣象條件顯示，在原生 冰形成期（11月1號(hào)到11月6號(hào)期間）近乎無(wú)風(fēng)（2），凍結(jié)初期的快速降溫和無(wú)風(fēng)條件是導(dǎo)致大顆粒柱 狀冰形成的主要原因。雖然此處觀測(cè)到的淡水冰晶體 尺寸相對(duì)其他學(xué)者研宄中報(bào)道的要大很多2021，但 iliescu22在研究天然淡水冰亦采集到粒徑大于10 cm 的柱狀冰。1.3試驗(yàn)方法根據(jù)晶體分析可知，在整個(gè)深度范圍內(nèi)冰晶體類(lèi) 型為單一的柱狀冰，力學(xué)冰樣的加工無(wú)需考慮冰晶類(lèi) 型（粒狀冰和柱狀冰）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。由于試樣 在深度范圍內(nèi)氣泡含量變化較大，為了探究冰內(nèi)氣泡 是否對(duì)淡水冰剪切性質(zhì)有影響，在此對(duì)冰樣在深度范圍內(nèi)分四層加工試件，每層對(duì)應(yīng)冰厚度區(qū)間分別為， 第一層

16、：016 cm，第二層：1624 cm，第三層：24 32 cm,第四層：3240 cm。其中第一層氣泡含量最 少，往下每層試樣氣泡含量逐漸增加。試樣尺寸均為 10 cmx 7 cmx 7 cm，剪切面面積為49 cm2。設(shè)計(jì)試 驗(yàn)溫度分別為-05 °c、-2 °c、-5 °（?和-10 °c。jp2常用的萬(wàn)能壓力試驗(yàn)機(jī)難以滿(mǎn)足冰無(wú)側(cè)限 剪切試驗(yàn)，本試驗(yàn)采用大連理工大學(xué)海岸和近海工程 國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自行研制的電動(dòng)液壓式冰壓力試驗(yàn)機(jī) （圖4），其額定推力為1045 kn，試驗(yàn)臺(tái)剛度足夠大， 試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)臺(tái)自身變形遠(yuǎn)小于冰試樣變形，能夠達(dá)到 冰力學(xué)試驗(yàn)要求。該

17、壓力試驗(yàn)機(jī)的機(jī)油泵與試驗(yàn)臺(tái)彼 此獨(dú)立，當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)直立時(shí)，可以開(kāi)展單軸壓縮試驗(yàn)和 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)；當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)平躺時(shí)可以進(jìn)行無(wú)側(cè)限剪切 試驗(yàn)、低速摩擦試驗(yàn)和凍結(jié)附著試驗(yàn)。試驗(yàn)機(jī)具有很 強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了多功能的目的。柱狀冰晶體是垂直向下生長(zhǎng)，晶體長(zhǎng)軸方向沿豎 直方向分布。柱狀冰的晶體結(jié)構(gòu)決定了其力學(xué)性質(zhì)的 各向異性16，采用不同的加載方式可以對(duì)其力學(xué)性 質(zhì)的各向異性有效的研究。試驗(yàn)采用兩種加載方式： 垂直加載（a型）和水平加載（b型）（詳見(jiàn)圖5）。 垂直加載時(shí)加載力平行于晶體生長(zhǎng)方向，剪切破壞面沿柱狀冰晶粒長(zhǎng)軸發(fā)生滑移；水平加載時(shí)加載力垂直 于晶體生長(zhǎng)方向，滑移面垂直于柱狀冰晶粒長(zhǎng)軸方向。無(wú)側(cè)限

18、剪切強(qiáng)度根據(jù)公式(1)計(jì)算，為極限剪切 力與試樣剪切面積的比值。加載應(yīng)變速率根據(jù)公式(2 ) 計(jì)算，得到的實(shí)際為平均應(yīng)變速率。o s=sx (pmaxbhsx) jy (1)ak e ?d=sx ( e tsx) jy (2)jp3式中：pmax為試樣破壞時(shí)最大剪切力；b為 試樣寬度；h為試樣長(zhǎng)度；ak s ?d為平均應(yīng)變速率(si)； e為極限應(yīng)變；t為試樣加載歷時(shí)(s)給出了在試驗(yàn)溫度為-2 °c，應(yīng)變速率為237x10-4/s 時(shí)的剪切應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)。2結(jié)果與分析試驗(yàn)中只涉及到單一位置點(diǎn)的大顆粒柱狀冰，且 試樣尺寸與晶體尺寸屬于同一量級(jí)，在此不討論晶體 大小對(duì)剪切強(qiáng)度的影響；由于

19、柱狀冰力學(xué)性質(zhì)具有各 向異性，在此需要討論加載方向?qū)羟袕?qiáng)度的影響。 除此之外還對(duì)溫度、氣泡含量和加載應(yīng)變速率對(duì)大顆 粒柱狀冰剪切強(qiáng)度的影響機(jī)制和規(guī)律進(jìn)行討論與分bt (32.1zk (應(yīng)變速率、加載方向和溫度對(duì)剪切強(qiáng)度的影響zk) bt)冰作為一種黏彈性材料，其力學(xué)性質(zhì)對(duì)加載應(yīng)變 速率非常敏感，一般隨著加載應(yīng)變速率的變化存在韌 脆轉(zhuǎn)變特性2324;冰同時(shí)作為一種溫度敏感性材料， 其力學(xué)強(qiáng)度一般隨著冰溫度的降低而增強(qiáng)25。圖7 給出了各試驗(yàn)溫度下大顆粒狀冰(第一層)剪切強(qiáng)度 隨應(yīng)變速率的變化規(guī)律。由圖可見(jiàn)，-05 °0和-2 °c« 驗(yàn)溫度下剪切強(qiáng)度小于400 k

20、pa；在應(yīng)變速率300x 10-4/s200x 10-3/s區(qū)間內(nèi)剪切強(qiáng)度達(dá)到極限值；當(dāng) 應(yīng)變速率大于200x 10-3/s時(shí)，剪切強(qiáng)度隨著加載應(yīng)變 速率增大而減小。當(dāng)試驗(yàn)溫度降低到-5 °c以下時(shí)，極 限剪切強(qiáng)度明顯增大超過(guò)400 kpa,極限剪切強(qiáng)度對(duì)應(yīng) 的加載應(yīng)變速率相對(duì)-05 °0和-2 °c試驗(yàn)溫度而言則 有向低應(yīng)變速率偏移趨勢(shì)。pounder25給出淡水冰試 樣尺寸大于5 cm和試驗(yàn)溫度為-5 °(?時(shí)極限剪切強(qiáng)度 約為700kpa，此處得到-5 °(?時(shí)極限剪切強(qiáng)度要小于 此數(shù)值。hj 1.4mmfl (k2hj2.38mm圖8給

21、出了剪切強(qiáng)度與溫度 和應(yīng)變速率的擬合關(guān)系圖，擬合所用數(shù)據(jù)包含兩個(gè)加 載方向，適用于大顆粒柱狀冰溫度為-05 °(3到-10 °c， 加載應(yīng)變速率在500x 10-5/s500x 10-2/s區(qū)間內(nèi)?？?知隨著溫度和應(yīng)變速率的減小，剪切強(qiáng)度有增大趨勢(shì)。 但是剪切強(qiáng)度不會(huì)隨著加載應(yīng)變速率的減小而一直增 大，當(dāng)應(yīng)變速率越過(guò)韌脆轉(zhuǎn)變區(qū)間后，剪切強(qiáng)度會(huì)隨 著應(yīng)變速率的增大而減小，理論上在特別小的應(yīng)變速 率下剪切試樣可發(fā)生蠕變行為，此時(shí)剪切強(qiáng)度會(huì)明顯 低于軔脆轉(zhuǎn)變區(qū)間對(duì)應(yīng)剪切強(qiáng)度。jp2討論剪切強(qiáng)度對(duì)加載方向的響應(yīng)需要消除 加載速率對(duì)剪切強(qiáng)度的影響，在此對(duì)各組試驗(yàn)剪切強(qiáng) 度極大值區(qū)間內(nèi)

22、取平均值，具體為在應(yīng)變速率 10-4/s10-3/s區(qū)間內(nèi)剪切強(qiáng)度取平均值比較加載方 向?qū)羟袕?qiáng)度的影響。圖9給出了第一層四個(gè)試驗(yàn)溫 度下不同加載方向剪切強(qiáng)度，可知-05 °（?和-2 °c試驗(yàn) 溫度時(shí)兩個(gè)加載方向（垂直加載和水平加載）剪切強(qiáng) 度變化不大，-5 °（：和-10 °c水平加載剪切強(qiáng)度大于垂 直加載。其中-5 °c水平加載剪切強(qiáng)度比垂直加載剪切 強(qiáng)度大363% （垂直加載剪切強(qiáng)度為342 kpa，水平加 載剪切強(qiáng)度為466 kpa）; -10 °c水平加載剪切強(qiáng)度比 垂直加載剪切強(qiáng)度大499% （垂直加載剪切強(qiáng)度為351

23、kpa,水平加載剪切強(qiáng)度為526 kpa）。冰溫較高時(shí) （-05 °（3和-2 °c）大顆粒柱狀冰兩種加載方式剪切強(qiáng) 度各向異性不明顯，原因是接近或處于融化期的淡水 冰晶體結(jié)構(gòu)破壞，柱狀冰晶體疏松成為孤立條狀豎直 分布，且冰晶強(qiáng)度低，冰體有整體向松散固體材料過(guò) 度，剪切強(qiáng)度各向異性逐漸消失。圖9jp2不同加載方向下大顆粒柱狀冰（第一層） 剪切強(qiáng)度分布fig.9the shear strength of large columnargrained freshwater ice （first layer） under two loading modes at different

24、 temperatures （-0.5，-2，-5，and-10 °c）2.2氣泡含量對(duì)剪切強(qiáng)度的影響海冰剪切性質(zhì)研究結(jié)果表明其剪切強(qiáng)度與冰內(nèi)孔 隙率有關(guān)26，海冰孔隙率是包含氣泡含量和鹵水體 積兩種參數(shù)。相對(duì)海冰而言，淡水冰內(nèi)部缺陷只有氣 泡不包含鹵水部分，所以此處只需討論氣泡作為內(nèi)部 缺陷對(duì)剪切強(qiáng)度的影響。從冰內(nèi)氣泡宏觀照片可以直 接觀測(cè)到在010 cm深度范圍內(nèi)氣泡含量最低，隨著 深度的增加，冰內(nèi)氣泡含量逐漸增多，同時(shí)伴隨有氣 泡分層現(xiàn)象。根據(jù)冰切片分析冰內(nèi)氣泡含量，圖10 給出了冰密度與冰內(nèi)氣泡含量隨深度的變化關(guān)系。分 析結(jié)果可知冰內(nèi)氣泡含量隨著深度增加逐漸增大，其 中最大含

25、量氣泡含量為865%;由于冰密度受氣泡含 量的影響，密度趨勢(shì)與氣泡含量趨勢(shì)相反，隨著深度的增加，冰密度逐漸減小，在015 cm深度范圍內(nèi)密 度最大，約為0905g/cm3,底層密度最小，約為0876g/cm3。圖11給出了試驗(yàn)溫度為-2 °（?和-5 °c時(shí)各層剪切 強(qiáng)度（在應(yīng)變速率lo-4/s10-3/s區(qū)間取平均值）變化規(guī)律?？芍獌煞N加載方式的剪切強(qiáng)度在冰層深度區(qū)間 內(nèi)變化不大，但冰內(nèi)氣泡含量隨著深度增加逐漸增大， 表明氣泡缺陷對(duì)剪切強(qiáng)度影響甚微。在分析s2型海冰 側(cè)限剪切強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)峰值剪切強(qiáng)度 隨著孔隙率的增大而減小16。而大顆粒柱狀冰剪切 強(qiáng)度對(duì)氣泡

26、含量（淡水冰內(nèi)部孔隙率最佳物理量）變 化響應(yīng)不顯著。cole21在研究冰微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)力學(xué) 性能的影響中指出，多晶冰晶體邊界是位錯(cuò)和裂紋開(kāi) 展的主要區(qū)域。如若氣泡分布于晶體邊界處將會(huì)進(jìn)一 步增大位錯(cuò)和裂紋開(kāi)展的可能性，進(jìn)而起到削弱力學(xué) 強(qiáng)度的作用。本試驗(yàn)中試樣剪切面面積為49 cm2,根 據(jù)晶體分析可知試樣中只包含12個(gè)晶體，而作為內(nèi) 部缺陷的氣泡主要包裹在大顆粒柱狀冰晶體內(nèi)，剪切 破壞時(shí)氣泡對(duì)強(qiáng)度的影響相對(duì)較小，試驗(yàn)結(jié)果也證明 了這點(diǎn)。但是當(dāng)氣泡含量足夠大或者氣泡體積足夠大 時(shí)，氣泡同樣會(huì)削弱大顆粒柱狀冰剪切強(qiáng)度。3結(jié)論通過(guò)對(duì)大顆粒柱狀冰無(wú)側(cè)限剪切試驗(yàn)得出以下結(jié) 論：（1）大顆粒柱狀冰溫度在

27、-05 °c-10 °c區(qū)間， 加載應(yīng)變速率在500x 10-5/s500x 10-2/s區(qū)間內(nèi)，剪 切強(qiáng)度隨著溫度和應(yīng)變速率的減小有增大趨勢(shì)；（2） 大顆粒柱狀冰具有力學(xué)性質(zhì)的各向異性，溫度越低各 向異性越明顯，其中-5 °(：和-10 °c時(shí)水平加載剪切強(qiáng) 度大于垂直加載，但是在-05 °0和-2 °c時(shí)兩個(gè)加載方 向剪切強(qiáng)度相差不大；(3)比較-2 °(?和-5 °c各層極 限剪切強(qiáng)度知，在氣泡含量小于865%情況下，冰內(nèi) 氣泡對(duì)大顆粒柱狀冰剪切強(qiáng)度影響不大。參考文獻(xiàn)(references):lgold l

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