【摘要】：在寒冷地區(qū),湖泊、河流甚至于海面上的冰層常被人們用來作為臨時的道路、橋梁、旅游場地、生產(chǎn)基地甚至飛機起落平臺,但是頻繁的冰上安全事故也限制著冰上活動的進一步發(fā)展。對于冰層的廣泛應用,應當充分界定好冰層臨界承載能力與荷載之間的關系,這樣才可以保證冰上活動安全可靠的進行。針對上述狀況,以新疆阿勒泰地區(qū)喀納斯湖冰上旅游娛樂項目為依托工程,選取冰層凍結(jié)期和融化期兩個特殊時期對冰層展開現(xiàn)場試驗研究,確定冰層承載力。利用JMT-36C型溫度傳感器對冰層溫度場進行監(jiān)測,得到喀納斯湖在凍結(jié)期和融化期冰層溫度場數(shù)據(jù),繪制冰層溫度變化曲線。對冰層力學學性能采取現(xiàn)場取冰、現(xiàn)場加工、現(xiàn)場試驗的方法,分別于凍結(jié)期和融化期測定冰層豎向抗壓強度、橫向抗壓強度、抗彎拉強度和彈性模量�？紤]冰上荷載狀況,選取最不利結(jié)果作為數(shù)值模擬參數(shù),采用ANSYS有限元軟件建立模型,模擬不同溫度、不同厚度條件下冰層的承載力,將計算結(jié)果與國外經(jīng)驗數(shù)據(jù)對比,確定冰層的最終承載力。試驗結(jié)果表明:天然冰層溫度場受氣溫變化和冰下水層溫度變化的雙重影響,天然冰層在凍結(jié)期、融化期的冰層溫度隨著深度呈現(xiàn)出倒“C”型、“C”型和“S”型的溫度曲線,冰層進入融化階段后會出現(xiàn)“立茬冰”。力學性能方面,湖冰為各向異材料;冰試件抗壓破壞形式主要有劈裂破壞、剪切破壞和鼓脹破壞。凍結(jié)期湖冰豎向抗壓強度、橫向抗彎拉強度較為穩(wěn)定,湖冰橫向抗壓強度上下層存在差異;春季冰層開始融化,冰層結(jié)構(gòu)改變、強度開始降低,冰面上開始出現(xiàn)積水,承載力逐漸喪失,冰層承載力與冰層厚度平方成正比。研究結(jié)果可以為新疆阿勒泰地區(qū)喀納斯湖冰上活動的安全性提供一定的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P343.6;X91
【圖文】：

由于陽光照射強度和照射時間的差異，在地球表面常年處于冰凍狀態(tài)的地區(qū)高達 3×107km2，如若加上季凍性冰凍地帶則受冰凍影響的區(qū)域可以達到地球表面積的 40%以上[1]。我國地處亞歐大陸東側(cè)，大部分地區(qū)地處北溫帶，外加青藏高原的影響，約有四分之三以上的地區(qū)都存在冰凍現(xiàn)象，主要分布在北緯 30°以北的地區(qū)，尤其以吉林、黑龍江、新疆、內(nèi)蒙古自治區(qū)和部分高海拔地區(qū)較為常見[2]。到了冬季，隨著氣溫的降低，河流、湖泊以及近海的水逐漸凝結(jié)成冰，形成天然、堅實的材料為人們提供了特殊的承載平臺，因此，冬季冰層也被寒區(qū)人民直接應用到生產(chǎn)工作之中，為寒區(qū)人民的生活、娛樂甚至于戰(zhàn)爭都提供了不可替代的便利。（1）冰上交通對于冬季冰層合理利用的成功案例不勝枚舉。在國外，生活在北極的因紐特人利用冰和雪直接建造房屋來抵御寒冷；加拿大曾修建有長達 600km 的“冰上高速公路”用以運送北部眾多礦區(qū)的礦產(chǎn)以及所需要的生活資料，見圖 1-1 和圖 1-2，另外，加拿大也利用當?shù)睾茨Y(jié)形成的冰層作為鉆井平臺用于水底鉆探和采用工作，合理的利用了冰封期，而且降低了生產(chǎn)成本[3]。美國也曾在南極修建長達 3000km 的冰上公路用以代替在南極昂貴的空中運輸[4]。

由于陽光照射強度和照射時間的差異，在地球表面常年處于冰凍狀態(tài)的地區(qū)高達 3×107km2，如若加上季凍性冰凍地帶則受冰凍影響的區(qū)域可以達到地球表面積的 40%以上[1]。我國地處亞歐大陸東側(cè)，大部分地區(qū)地處北溫帶，外加青藏高原的影響，約有四分之三以上的地區(qū)都存在冰凍現(xiàn)象，主要分布在北緯 30°以北的地區(qū)，尤其以吉林、黑龍江、新疆、內(nèi)蒙古自治區(qū)和部分高海拔地區(qū)較為常見[2]。到了冬季，隨著氣溫的降低，河流、湖泊以及近海的水逐漸凝結(jié)成冰，形成天然、堅實的材料為人們提供了特殊的承載平臺，因此，冬季冰層也被寒區(qū)人民直接應用到生產(chǎn)工作之中，為寒區(qū)人民的生活、娛樂甚至于戰(zhàn)爭都提供了不可替代的便利。（1）冰上交通對于冬季冰層合理利用的成功案例不勝枚舉。在國外，生活在北極的因紐特人利用冰和雪直接建造房屋來抵御寒冷；加拿大曾修建有長達 600km 的“冰上高速公路”用以運送北部眾多礦區(qū)的礦產(chǎn)以及所需要的生活資料，見圖 1-1 和圖 1-2，另外，加拿大也利用當?shù)睾茨Y(jié)形成的冰層作為鉆井平臺用于水底鉆探和采用工作，合理的利用了冰封期，而且降低了生產(chǎn)成本[3]。美國也曾在南極修建長達 3000km 的冰上公路用以代替在南極昂貴的空中運輸[4]。

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本文編號：2742966