基于巴西劈裂试验的碎屑冰抗拉强度及影响因素研究

为了研究山岳冰川冰的抗拉强度特性,制备了150个不同碎屑含量(0、5%、10%、15%和20%)的重塑冰样,采用巴西劈裂试验研究了不同温度(-3℃、-5℃、-10℃、-15℃和-20℃)和不同加载速率(0.04 mm·s^(-1)和0.1 mm·s^(-1))条件下的冰的抗拉强度。结果表明:冰样沿着加载方向启裂、扩展而产生贯通破坏,破裂面的性状与碎屑含量和温度有关,碎屑含量越高、温度越低则冰的脆性越强。纯冰的抗拉强度随着温度的升高而线性减小;碎屑冰的抗拉强度则随温度的升高呈先上升后下降的规律,且在-10℃左右时达到最大值;冰的抗拉强度随着碎屑含量的增加而增大,碎屑含量20%的冰的抗拉强度可达纯冰的1.82倍;温度较低、碎屑含量较少时,加载速率越大则抗拉强度越高。该成果为揭示山岳冰川冰的拉裂破坏和成灾机理提供了理论基础。