Сопротивление льда раздавливанию.
Многочисленные опыты различных учёных показали, что сопротивление льда меняется в широком диапазоне в зависимости от его структуры, пористости, температуры, наличия примесей, направления сжатия относительно расположения кристаллов и др. В процессе сжатия образцы льда начинают разрушаться раньше, чем напряжения в нём достигнут предела прочности. Проведенные исследования показали, что наличие включений в снежно-ледяном массиве значительно влияет на прочностные характеристики льда. Нагрузка, приводящая к разрушению, может быть ниже в 2…3 раза, по сравнению с чистым льдом.
Предел прочности льда также сильно зависит от температуры и увеличивается при её понижении. Эта зависимость может быть выражена эмпирической формулой Коржавина
σ = А + В·θ,
где θ - отрицательная температура льда, °С без знака минус; А и В - эмпирические коэффициенты в интервале температур от 0 до -10°С, А ≈ 15 и В ≈ 3,4.
Однако наличие примесей в структуре льдообразований сильно меняет и картину изменения прочностных характеристик в зависимости от температурного фактора. Если отличия в прочностных характеристиках чистого льда и образцов с примесями при температуре -5°С может доходить до 40…50%, то при более высоких температурах эта разница может составлять уже 60…70%.
Сопротивление льда разрыву при растяжении зависит в основном от тех же факторов, что и сопротивление раздавливанию, только величина предела прочности меньше. На величину предела прочности влияет наличие примесей. Если образцы льда при сжатии после появления трещин могут допускать дальнейшее увеличение нагрузки, то при разрыве разрушение происходит одномоментно.
Сопротивление льда излому определяется путём изгиба образцов льда. Величина предела прочности в этом случае зависит от размера образца. По данным И.П. Бутягина предел прочности крупных образцов в среднем в три раза меньше малых образцов.
Согласно данным К.П.Коржавина, предел прочности при сопротивлении излому зависит от скорости нагружения. При увеличении скорости изгиба от 0,00033 м/с до 0,003 м/с, уменьшало предел прочности с 0,92 до 0,36 МПа. Сопротивление льда срезу. Предел прочности льда при срезе меньше, чем при растяжении, по Б.П. Вайнбергу, в среднем почти в два раза σраст= 1,11 МПа, σср= 0,58 МПа.
Предел прочности при срезе увеличивается с понижением температуры и может изменяться в зависимости от структуры льда и направления среза относительно направления осей кристаллов. Таким образом, лёд по своим физико-механическим свойствам может быть отнесён к квазиизотропным твёрдым телам, обладающим упругопластическими свойствами, но при ударных нагрузках он ведёт себя как хрупкое тело, за счёт наличия примесей, трещин и пор. Величины пределов прочности льда при различных деформациях неоднозначны, так как сопротивляемость действующим нагрузкам зависит от условий формирования ледяного покрова.
|
