摘要
冰的力学性质一直是寒区工程中研究的重点。随着人类对自然资源的探索以及寒区建设的不断发展，寒区工程中冰盖和冰雪堆积物的力学性质也逐渐成为研究的重点。对于大型冰盖、较厚的冰层或积雪层，深部力学性质受围压的影响不能忽视，因此有必要对围压作用下的多晶冰强度和变形的特性进行研究。 为研究在围压作用下多晶冰的强度与变形特性，本文对人造多晶冰进行了在5组围压(0.5MPa，1.0MPa，1.5MPa，2.0MPa，2.5MPa)，5组温度(-1℃，-2℃，-4℃，-7℃，-15℃)下恒定应变率加载的三轴压缩试验和3组围压(0.5MPa，1.5MPa，2.5MPa)，5组温度（-1℃，-2℃，-4℃，-7℃，-15℃）下的蠕变试验。 本文根据三轴压缩试验结果，利用莫尔-库仑剪切破坏准则分析温度和围压对强度参数的影响，确定出不同温度下人造多晶冰的内摩擦角和粘聚力。之后对冰压缩残余强度进行分析，最后利用广义双曲模型对冰三轴压缩曲线进行拟合并得出相关力学参数。 根据三轴蠕变试验的结果，基于长期强度理论确定出冰的长期强度极限值，得出其与三轴压缩强度的关系，确定温度和围压对其的影响规律。之后对冰蠕变过程中变形特性进行分析，结合遗传蠕变理论以及最小二乘法，建立出可以同时满足冰在复杂应力作用下的衰减性和非衰减性蠕变的5参数非线性蠕变方程。 最后利用试验结果通过有限元软件对格陵兰ISUA铁矿开挖过程中冰盖流变问题进行热-力耦合分析，对冰边坡施工期间的整体和局部变形进行了预测。
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