Page 34 - 2021年第52卷第9期

表 2 采用压头和 DIC 两种方法得到的位移结果
试样编号 A1 A2 A3 B1 B2 B3
压头位移/mm 0.354 0.186 0.375 0.198 0.204 0.284
实际位移/mm 0.108 0.062 0.129 0.067 0.065 0.100
比值 3.28 3.00 2.91 2.96 3.13 2.84

从而高于试样实际变形。
3.2 试样的断裂破坏模式 试样破坏为脆性断裂，在试验过程中，从裂纹出现到试样断裂的整个过
程在 1 秒内完成。但粒状冰试样和柱状冰试样在断裂时仍具有明显的差别：大部分粒状冰试样在破坏
时没有明显的外观变化，试样在断裂之后保持一个整体，裂纹痕迹不明显，而柱状冰试样在破坏时
会发出短促而轻微的声响，试样直接断成两半。基于以上的现象，对不同试验条件下的试样断裂形
态进行了记录，如图 7 所示，共记录了-8 ℃和-2 ℃两种温度，4.46×10 s ～8.93×10 s 共四种加载速
-4 -1
-6 -1
率下柱状冰试样和粒状冰试样的破坏形态。可以看出，温度和速率对试样破坏形态的影响不大，但
粒状冰试样和柱状冰试样的破坏形态具有一定的差异：粒状冰试样的裂纹清晰，断面平滑，断裂时
没有碎屑的掉落；柱状冰试样的裂纹走向曲折，在断裂时裂纹附近会有冰碎屑掉落，导致裂纹变
宽，试样断面契合效果较差。
粒状冰主要由细密的小晶粒组成，气泡含量普遍较柱状冰高，在断裂破坏时，裂纹大多沿着薄
弱的晶界和气泡之间发展 ［31］ ，穿晶破坏少，总体应力相对较小。因此，在破坏时很少出现碎屑的掉

-1 -1 -1 -1
（a1） -8℃粒状冰 4.46E-6s （a2） -8℃粒状冰 1.79E-5s （a3） -8℃粒状冰 1.79E-4s （a4） -8℃粒状冰 8.93E-4s

（b1） -2℃粒状冰 4.46E-6s -1 （b2） -2℃粒状冰 1.79E-5s -1 （b3） -2℃粒状冰 1.79E-4s -1 （b4） -2℃粒状冰 8.93E-4s -1

-1 -1 -1 -1
（c1） -8℃柱状冰 4.46E-6s （c2） -8℃柱状冰 1.79E-5s （c3） -8℃柱状冰 1.79E-4s （c4） -8℃柱状冰 8.93E-4s

（d1） -2℃柱状冰 4.46E-6s -1 （d2） -2℃柱状冰 1.79E-5s -1 （d3） -2℃柱状冰 1.79E-4s -1 （d4） -2℃柱状冰 8.93E-4s -1
图 7 黄河冰的破坏模式

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