河冰三轴压缩强度特性及破坏准则试验研究

为研究河冰在复杂应力状态下的力学性质及破坏准则，对淡水柱状冰在恒定轴向加载速率（0.4 mm/min）下，分别进行温度-6、-12、-18和-24℃，围压500、1000和1500 kPa的常规三轴压缩试验。得到天然淡水柱状冰三轴压缩应力应变曲线，三轴压缩广义剪应力峰值与温度及围压的关系，以及三轴压缩能量耗散特征，并利用莫尔库仑准则分析温度和围压对河冰强度参数的影响规律。结果表明：在所选试验条件下，柱状冰主要发生单剪破坏和延性破坏；在恒定温度条件下，广义剪应力峰值随围压的增大呈现近似线性增加；在恒定围压条件下，广义剪应力峰值随温度的升高呈现近似线性减小；根据莫尔库仑理论解释柱状冰破坏准则，在4种试验冰温下，其内摩擦角分别为21°、45°、42°和52°，黏聚力分别为1191.6、513.2、861.6和933.4 kPa；从能量特征角度考虑，柱状冰三轴压缩耗散的能量随着围压的增大有逐渐增加趋势