Document 2025480

j
1
ИССЛЕдОВАНИЕ дЕ!ЮН4ИРУВЮСТИ И СТРУКТУРНЫI ИЗМЕНЕНИй
J
ддА В YCЛO:IIШI TPEXOCIJШ> СJАТИЯ. _
1
Е.П .IIIYIIIEPИНA • В . Н. rоЛУБЕВ
мер,рис.Iа). хотя в исс.иедоваввом .uапазове вarpJSOR (Т от 1,0 до
30,1 кr/с~) стадия уставоВИВII!еrося течеiD!Я внрааева в 6о.лЬ111И.Н­
стве С,lfЧаев недостаточно четко.
Дм вuсвеВИJI зависимост:.: меЦJ !lвжеJiср.в.оg,тРЖ P5i.S!.e:I!ЬJIН!
РI!Р4ЧВIЙ_Т И JeШOJ2.МWЧ!f_CP&IU r .иьда с fЧетом времени деtст:вu
(Ш)
наrрfЗКИ
ИсmпаВIШ .n,м. ва трехосвое сzатве. предстамiО'IЦJ!е по ер~
t И бср !tрИВВе
f-t ПереСТра11В8.1ИСЬ В RООрдаватах T-r.~
В резу.rьтате .ц.u taU~Дoro 6ср (10 ,15 и 25 кr/er/-) 61Ш1 ПО.JУЧевв
семейства :кривых T-r ( каадаJ1 .Цu t : coпst ) , из мторнх с.иед1ет.
JleJ!II[I) с ;цpyi'IIМII вц.амв деформиро:вавия IIВII~O.IiiiiJII ваучвнl и прак­
!'ЯесШ :ииерес . вecblla не14ВDГОЧ11С.ие нин.: В вастоSJЦем соо6щевии
r
рассмаоrрИВВD!'СЯ результаты эксперимевта.иьвнх исс.иедоваииl,внпо.и­
что зависимость мекд1 · т и
веввнх ва иафе.цре мерuотоведеВIIЯ МIУ. освоввоl це.иЪII мторнх
/2/. nво вепвеtва и еJЩествевво измеваетс• во времени (ввпри­
ЯВЖSJIОСЬ в~евие заковомервостеl поzsучеств и д.иите.иьвоl проч­
мер, рисд6). · Сравнение хриввх т-r Jr.U ЖЪАВ при раЗJJИчвнi 6ср •
во при t "' const ,а тапе перестроtиа rрвфlхов T-r в .JUI8.I'P811М11
Т- rGcp .JtU раз.rичвоrо времени t поmзывает. что при t < 8-Iб часов
срецее вормuьиое даuевве (Qcp (в от.~n~~е от мерз.иоrо rpfН'1'8.
/2/) прШ:nееп не оазнвает uiutвu на зависимость мец,r Т и Г
(fro.l ваuова JфИ:ВНХ Т- 6ср 1t оси 6ср ( 'f ) при звачевuх r от
0,005 до 0,05 ве прев1111ает 2,5°); прИ t> 8-16 часов O'flleчaeтc•
веиоторое В.IIIJOIИe б ер (fi'O.I ~ соста:в.uет от 2 до 5°) •' Авапз
по.r;rrеввнх .UВIUIX поиаsавает. что дж. t < 8-16 час до перехода в
С'!аДВJЗ ПJIOrpecczp,..ero течевu завиовость ме!f! Т и r моаJЮ
Dредставвть в вце: Т=А( t )rn. rже А( t )= ~t . Звачевu lt и n
восп ПOJDIJфИc'1'8.1UD!Чecмro .и~ в ус.иовиях трехосвого сzатия и
ero
стрJИУРВНХ изменений в процессе деформирования и разр)'llевия.­
Поставовка опытов и о6ра6отиа. резу.rьтатов освовнм.mtсь на теории
CJIOUOI'O вапраевно-деформирОВВВВОI'О СОСТОЯНИЯ 11;)уВТО:В C.C.ВSJJ:oвa
/I/.
-
Iарgтеристщ дьпа. rс.иовм и меточрв опнтов~l образцы nда
rотови.псь 111тем пос.иоtвоrо (по
2 мм) З811орап:вавu водн (при
-15+ -180с). TeRC'l'1PB .иьда сJюистая, структура пОJJИRристаШчес­
иая IQ'ICIIopфвosepвиcтaя~i Средвиt объем ItpИCT8JI.I8 1 ,5. 10- 8 см 8 •
ориеВ'fировка оптичесхих осей преимуществевво хаотичнаЯ.
не завzеи от !Оер • а ~· веско.rыw 1:в8~тс• с ростом <9с.р
Лед исnытывался на поJ18учееть и дхите.иьвую прочность в ус.ио­
<F-п.ощадь поперечвоrо сечениа о6разца,:в процессе деформирования
·1 =6=const). Соот:ветст:вевво звачеИIIЯ среднего нор~ШJiьвоrо вапря­
&Jивае_,чqеJЬао& !Р2'11105t.Ч .rца, паетроевине по даВIDIМ иc­
аевиа 6ср. ивтевсиввости касате.rьвнх вапраевий Т и ивтевсиввости
дeфonu~>ml'l
сдвиrа f COCTSВJWIИ•• 6ер-- i3 !{_
i · .1{ • Г-- 1[3' At1.
Уf + 0·
· ' Т-{3 F •
tt
( А~t-ве;mчина с.атия о6разца. h. -ero высота). Бып внпоDены три
серии испнтавd идевтичвнх о6разцов ( 60Jiee 40) • иuдая - при &а­
данном значении t1c~ (10,15 и 25 кr/ci/-).• Д.ия ицдоl серии образцы
во постоJIВВЫХ в течение
значеииях т. Продо.икитежьность испытавиl доходи.rа до
(~ отде.rьных о6раsцов до 78 · и
ниям 6ыжо подверrцуто
7
I16
всего
24
- и.нтевсив­
- время перехода
в C'f8X1D! BP0!11eccИJJD18ГO течевu tnp} харuтери81JIТСя теп ае
laltOBOIIepBOCTJDIII, ПО 8 8118.I01'11'11D18 QIIВIIe ари JJ,pfrD :ВИЦХ ж,е­
форlll!ровавия .r:ь,u. z мepuoro rрfвта, а 'I'8.De при 'fpexotВOII оzатп
мерЗ.JОrо rpfпa .. Вlletтe о те• :в от.IИ'Iие от мepuoro 11»1JI'l'8 (2)
В..Uа.е G~p ва проч11ость .tца rrpz времеп t 11p<::.8-IO часов -iipax'!Retп ве еuзваетu; ври tn 8-10 v.c ваСS.u,хается В.IИЯИIIе ~
вость zаеате.rьвп напраевd Т. JВ оси аСSсцисе
опыта
час.). Структурвнм исследова­
часов при раз.:mчвнх звачевиах 6 0 р и Т.
)
ер
Эоrо ХО.Ро•о таае иpoeJII!Iuвae'fOa во :rpaiflorJ Т- ~аер ~ преж,е.nвоrо
0,15-26
Реsтльтати испvтавиа •. По~еввне з семеtства кривых ПОJIЗуче­
сти (r-t) жь.n.а (RU,И;oe .ц.u даввоrо 6ср) JIВJIЯJ)'fCJ[ ТИПИ'IНЫМИ (вапри-
348
mrraввt,· ва трехосное саатие (рис.·2в. ва оси ор.JtИват
часов
о6раsцов,деформироваввых в течение
•
дu все.rемваввоrо жца n :0,58; Л. ::0,24; ~ · при <Ьср =10,15 и
25 rr/orl- coc'l'aвue'f 144,159 в 172 кr·ом-2 .час}..... Jl,u вuсвенu
зависимости ме-.Q" Т и r ири t > li-16 час по.J11(евнп даввнх не­
мстаточво .и вeo6xoUIQI боже е .Jtlll'fe.IЬвнe (хо 250-300 час) ОШIТм.
:виях трехесноrо с.атия при температуре -50с. llи.m!'.в.црические образ­
цк (d=бО мм, h=180-181 мм) по.JtВерrа.иись деlстВJm всес:оронвеrо Jf
~ID!Я Р и осе:воrо CUII8DIIero уси.пя N ,т.е.: ~~=6\i=P; 62 =Р.-т
испытыважись при разжичных,
~ .1~, как и д.ии мepuoro rрfвта
•
1'
соотоя1111.11, соответст~rе rrepe:xoм :в етцв :IPOI'J8C:08p~ro
34~
те11евu (рис.2r).· В емз• с по.111fеВВНМИ J.lllUIНМИ о в.оявии
Ьср
6 (!8+43
кr/см2) ва6ада.Jiось уменЬmевие V..~p до 0,5-t{),7·~0- 8 см3 ,
ва про'II&Ос'!'Ь .rца !!ри трехоском се.тии интересно заметить, 11то
11
исптавия .tца на enиr свцете.uствJИ о прояв.аевии в &'!'ИХ JС­
11'!'0
.rовиях Вцr!реввеrо трения~ Отмеченвое отсутствие вжияиия ~lo при
'!'е'llение которого происходит уменьшение
:fмзwвает ва и!l'rевсиввое дРобление нристаJIJIОв. Время 1v • в
-,r
::..З
3
vcp до О, 7 • 10 см при
..·
r6
'!'рехосвом сzатии моаво объяснить изменением своlс'!'в ~~ пох вжи­
одвоосвоu и·
трехосном сжатии экспоненциа..ьно возрастает nри
JППiем rи,J,ростатичес:кого д,аВJlевия,
уменЬ!IеШПI
(рис.2б). Влиявие гидростатnес:кого давлевия Р на
noВSIIЗI>щero п.иас:тичвость и
сникающего трение. ПоЛJ11евиые вривне длительвой прочвости льда
при трехосном сжатии ;uя
IDDI ураввевием вида: Т-
tnP< 8-IO
Jb
•
trl tne+ 1
Э'!'Oiol графике ПроЯВJШется в смещении кривоl в сторону увеJIИЧения
зависимости
ствие
Cтpnтzom иссле.JtоВаим. Све;цеим о за:аономервостях измене­
ПОЗВОJIИ.ЛИ В!ЩеJIИТЬ ТрИ СТадИИ
льда, ~еформированвого в условиях трехосвого и одноосного сжатия
при близких значениях
сдатии и степень ее проявления опрехе~ся величиной ;цефор­
.. в
усло~иях трехосвого
/4/. Ниже
сжатия.
(рис 8 2r) . Коэффициент извилистости границ кристаллов С уменьшает­
ся от
r!_,lu и Т не Jдалось, nричиноl чего,по-ви,юn~ому, яв­
нежос'!'аточное ХОJI:И1fество экспериментальвнх данных .. Поэтому
:крист~ов.Первовачальное по11ти хаотичное распределение со саб•
маRСИМJМОМ в области верти:капьвой ориев'!'ЗЦИИ меняется ;цо пОJtНо­
JIЬ,Jta, жеформироваввоrо в условиях одноосного сжатия.1 Проведение
став.ляется оправданmDII,
ожвоосного
щую poJiь осевого дамев:ия
Ь
ва
оnре;цеJI.ЯI)­
и слабое в.иия~~е ги.цростати­
'llесхого Р
/5/; нроме того ~ из исслеховавных образцовбыли хе­
формировавw при ма.пп: Р (O,I и !,5 кг/с..-2). На рис.2а приведеRiil
JРИВые . изменения среднего объема криста.и.лов
рованном в ус.повиях одноосиого сжатия при
ае ванесевw эва11еиия
V,,p дJIS
'J.. 0 в
СТЬJ) хаотnвого при отвосительио вебо.IЬIIIОМ
саатия преж­
посколь:к;у имеися }"К8.заиия
льде. деформи­
6 :::10+25
Rг/crl-. Там
лъ;ца, деформироваиного в условиях
трехосвого сuтия. При ~сс.жедоваииых соотношениях Р (0,1+19 RГ/ctl->
до 4~0+4,3, что JIШЗН:ВВ.ет ва существгчное изменевие
Iарактервнм яв.пяется также изменение ориентации оптnеских осей
бН.JИ взяты име~еся даввwе о закономерностях изменевия стрJК'!'JРЫ
и
4,6
фoptn христалJIОв в сторону бо.пывей изометрич:вости п: (рис.2в).:
при интерпретации результатов структуриых исследований за ёосвову
трехосвого
что прояв­
лиется в соRращевии правой ве'!'вИ tистограммы и уджиневии ~евой
стр:rкТJрн от
авалогии ме~ резуJiьтатами
В обоих едучаях появляется фракция весь­
нормальвое расnределение зерен по размерам нарушается,
Уставовить характер зависимости зафиксироваяиых изменевиt
JШется
6.
ма ме.п:их V= ( О ,5•10-Зс~) зерен, а первовача.Jiьвое практnески
ана.JIИзир1J)Тся резуJiь'!'аты иссле;цовавиt структуры льда, мформиро­
:ваяноrо
пре~ставллется . впоJIВе справедживым изо6раzать измене­
пожвое согласование результатов де'!'альвоrо структурного анализа
р&, ~облевие кристаJIЛОй~ УстаноВJiево также, что J{JIИтеЛьвость кaz­
температ}'Роl и 6тр1К'!'JРСЙ льда
11ero
cтpJRTJ'PЫ при различных зв811евиях Р моит служитъ праRтически
процесса рехрист8.JL11Изации: рост криста.л.лов, стабИJШзация структу­
6 •
от (!; при изменекии Р (в исследо:аанньrх пределах) ве
Косвевным свидетельством идентичнОсти nроцессов nерестройки
ния стрJRТJРЫ попкристаЛJIИ'IIескоrо льда. деформируемого в услови­
мир1J1Цего ,1r.авлеиия
tv
ние Уср при ;цеiрормировавии в условиях трехосного саатия аВ8JIОГИ11во кривмм Vc~-t при одноосном саатии {рис.2а).
.
точно и необходимы звачитеJiьно более длите.rьвне ОПЫТ1i1.1
xol
JКЗЗIIБае'!' на замедленное раз­
мевя:ется, а о'Nе11енвое смещение хривiа относительно ма.по. вслед­
длите~воl про'IIВости при tпp>8-IO час п~евннх АаВНRХ вехоста­
/3,4 ,5, 6/,
6 • что
tv
ви'!'ие проц'ессов ;rq>об.rевия при деlствии Р. Однако общий xapa.Itтep
вarpJSRИ это уравнение 1ЖJ3 вевявмется справе.ЦJШввм, тах как начинает с:казыватъся в.mяние (/; 4J • ,Д.пя вiUiснеиия закономерностей
ях O.JUIOOCROГO СХЭ.ТИЯ
при одинаковых значениях
11ас хорошо описнваmся извгстПри бо.иее .ЦJШтельвом хеtствии
~1
t (I-3
118са) и.юr до
cJJa6o JDОрЯдо'llевного с максимумами, ориентирова.ННiiiiИ по;ц
25-45° :К ПJIOCitOCTИ С.ЖОИС'l'ОСТИ, ~И t ~ 20 'UC (рис.2д) •'
yr.ll!liiИ
По.Jtоб&е изменевu стрJ!tтуры .жьда хара:ктер& AJIЯ стцd Щ>о6аШ11 кр•ст8.J1.10в •ри дефор1118ЦU .rьда Jt81't в услоJWП о.Цвоосвоrо,
'!'U •
трехосвого саатия и IIOSВO.I.ID! ба..ее о•ре;целевво су.д.'!'• о
ироцессе .J,po6.reВIISL.1 lloж :воз.Jtеlствием ,JteфopмиpJDiero
JCil.IJUI в ч>•­
c.touol фoplllil, в зовах хонцентрации
aa.paeRJII соз.1,8ИСа JC.IDBU AoU возпмовеВIISL IIИiфOCJ.ВИro• ва
rpa~, ВО.ЖОС C:Кonlle 111L11 • UOCJШCHI Clф11fJIВ8EU (.Р•С .2е) •Ч'fО
с'!'в..uах, особенно ~ ItPJИIIIiiX
.\
{
350
35I
веде!' к форпроваmm мпро'rрещив, O'foiВIIII:ВaSИJJ вкстf1181ЦJ!% -.астеl
ирис'fаJШОВ, вeбoJJ:ЬIIIDI разворотам п и, в конечном
ll'fore,
к вцо­
иsменеJIИI) cтpJИТJPII жьда и иерерас8реде.еВD> ваирпевиt.1 Ca)~Je'f
O'l'lle'fИ'l'Ь,
•'l'o
!'Виой хараи'rер иsмеиевия c'l'p~• ваибоае •етко
прос.пепважся ври rформировавии код воздействием
При
6
7
25 кr/см
ero
20
. . v, . . ·
-;; ~
:·· . ~· .. -
,.
,,
=.
-~·
иr/crl-.
нa6.1II)дaJIOcь дро6жение праити-.есп всех ири­
стаJLИОв, •то ва.хоДИJЮ свое
смещении
б
·
'
-
.;
.
~
: ..-:- :=:
~
'
••
отра.впе в впо.иапвавии 118JtСимум& и
в сторову меКЪIIИХ размеров (рис.2r). иоJШое разуJiо­
РЯдО•еиие ориентации крИС'1'8ЛЛОВ в течение всеrо времени дефорки­
рова1П1.11 вп.иоть до разруmевия (рис.2д). U"rвосите.пьно cm6oe умень­
шение коЭФРициеН'!'а изви.пистосn !1>8ВИЦ зерен
o'l' -4:., 6
до
4,5+4.3
.,,.
...
''
mесхи ие зависит
_o'l' п формg и опредемется .пишь условиями де­
формирования.• Это иозвоJJ:Яет с•итать 6 ~15+20 иr/с~ векоторой
характервой вeJDI'IIsнoй ДJIЯ льда с '{р =1 ,5+2 .о •rо- 3с•з. При мевьmп
~ еверr.я деформации расходуется в о~новвом ва аnасти-.есхие де­
;.'
' : о • ..,
и.:~ .пишь частично ва хруихое разр)'lllение
отделыпп У'fаст­
ков, ваи6ожее крупных кристаJIJЮв; 11ри больших &е ~
всех
зерен;
.
~
1.
Вя.иов
2.
Вя.пов с.с., lllymepинa Е.П• Сб. Мерзло'fвне исследования. вып.а:У.
АН СССР,
Изд.МIУ.
3.• Го.ид
4•
др. Прочвость и ПОJIЗу-.есть мерэта грJВТОВ.i Изд.
1962.
1964,
-
--: ~~"
.
.
'
t
~
...
стр.З40-376.
1966,
з
',
.
Л.У. С б.' "Лед и снег". м., •мир".
1
1
1
слаrащп: .иед.·
Литература
c.C.i и
:j
энергии де­
формации ок-'lзывается доста'fочво ДJIЯ xpYJ(кoro разрушения пpalt'l'и-.e­
cu
J
~
!,
1
~
формации, с после;цующим объединением п в 'fравсиристаJIJ~ИЧесиие
смещения,
/)
'
(рис.2в) ио:казwвае'f, .то расположение трещин в xpиc'l'aJIJJaX nра.к­
i
t
..
:t
..
~
•
1~J· ~ -:-''-!:"..Lc'-'--.L.-!
стр.22-4З.
~
ГоJJУбев В~Н.: Тезиса док.ладов Всес.-совещ.ио мерз.потоведеВИI!. М.,
изд.МI'1, 1970, стр.-139-140.
5. Gteн : J.w QdvCLilces Of Pllysics , 1 , Ji 16, I95ё, стр.25-4:-265.
6. St ei l1.e \ТI<J.i1 s у ы:асiоLозу • 2, Ji 16, 1954. C'l'p.404-416.
"
352
353