мость деформации при сдвиге:
с 
— *
с = Е 
у = С' 
(5.2)
где сС — величина нормального напряжения, 1 — величина напряжения
сдвига, & —- относительное сжатие или растяжение, у — относительная
деформация сдвига.
Для определения модулей упругости и сдвига применяются два
метода: динамический и статический. Динамический метод основан на
вычислении модулей по скорости распространения во льду продольных и
поперечных упругих волн. Сущность статического метода заключается
в измерении величин деформации образцов льда под действием
статических нагрузок.
Первые опыты по определению модуля упругости льда при стати-
ческих нагрузках были проведены еще в начале прошлого века Юнгом,
в честь которого модуль упругости называется модулем Юнга. Позже
такие опыты проводились многими исследователями. Получаемые
значения модуля упругости льда варьировали в весьма широких пре-
делах - от 10° до 10* МПа. Долгие годы такой разброс значений модуля
упругости вызывал удивление и подчас недоверие к результатам иссле-
дований различных авторов. Лишь сравнительно недавно удалось выяс-
нить причину этих вариаций.
Большой разброс в результатах измерений модуля упругости льда
объясняется тем, что при статическом методе исследований деформа-
ции льда замеряются не в момент приложения нагрузки, а спустя
некоторый промежуток времени. Этот промежуток обычно небольшой
и измеряется секундами, однако этого достаточно для того, чтобы,
наряду с "мгновенной" упругой деформацией, произошла ощутимая
деформация последействия. В итоге получается, что определяемый по
замеренной суммарной деформации модуль не характеризует сопротив-
ляемость "мгновенной" упругой деформации, а является мерой сопро-
тивления льда обратимой деформации за определенный промежуток
времени. Чем больше напряжение, тем более существенную роль
составляет эластическая деформация. Соответственно вычисляемый на
основании замеров деформации модуль упругости должен уменьшаться
с увеличением напряжений, что и подтверждено многочисленными
опытами.
Более стабильные значения модуля упругости получают при дина-
мических методах испытаний на основании измерения скоростей распро-
странения упругих волн. Скорость распространения во льду звуковых
волн практически не зависит от величины нагрузки и определяется
лишь плотностью льда, его структурой и температурой. Скорость про-
дольных волн в чистом льде (около 3800 м/с при температуре 0 °С и
увеличивается до 4200 м/с при —20 °С). В пористых льдах и в снеге
скорость распространения волн уменьшается по мере увеличения их
пористости (рис. 5.4). Скорость распространения волн в морском льде
уменьшается по мере увеличения его солености.
44