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