夏季南极固定冰单轴压缩强度及试样破碎规律研究

来源：极地研究杂志2016年第4期北京时间：

作者：韩红卫,雷瑞波,李丙瑞,程鹏,李志军

单位：1.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 1160242. 中国极地研究中心，上海 200136

摘要：2012年11月—2013年4月中国第29次南极科学考察期间，针对南极夏季固定冰单轴压缩性质开展了研究。 使用冰芯钻直接在平整冰层钻取力学试样，取样冰厚为149 cm，其中颗粒冰、柱状冰和片状冰分别占采样冰芯总长度的15.4%、72.5%和12.1%；单轴压缩试样只采用柱状冰部分，加工好的力学冰样尺寸为直径9 cm，长度为18 cm；共设置5个试验温度（－2、－4、－6、－8和－10℃），加载应变速率在10－6—10－2s－1。利用统计方法分析试验结果，建立了南极夏季海冰单轴压缩强度与孔隙率和应变速率的关系式，以及综合考虑应变速率和温度影响下的 单轴压缩强度定量表达式；同时，基于分形理论对单轴压缩试样破碎块分布规律进行了分析，结果显示碎块长度分形维数随着温度和应变速率的降低有增大趋势。在特别低应变速率下海冰试样整体发生蠕变时，无法采用分形方法讨论海冰内部破碎程度。

关键词：南极,海冰,力学,单轴压缩强度,破碎特征

基金资助：国家海洋局海洋公益性行业科研专项（201205007）、国家海洋局“南北极环境综合考察与评估”专项（CHINARE2015-01-01）和国家工信部高技术船舶科研计划项目（工信部联装［2013］417号、工信部联装［2013］412）资助