5.3. ВЯЗКОПЛАСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЬДА
Пластические деформации льда под действием внешних усилий и
внутренних напряжений обычно сопровождаются нелинейно вязким
течением. Совместное проявление этих видов деформации принято
называть ползучестью. Процесс ползучести связан с непрерывным
изменением формы тела, без изменения его объема, и возникает только
при наличии напряжений сдвига, так как при равномерном всестороннем
сжатии происходит лишь уплотнение материала.
Свойства ползучести наиболее наглядно представляются в виде
кривых ползучести (рис. 5.5, 5.6), на которых графически отображено
нарастание деформации при длительном действии постоянных по вели-
чине нагрузок. Деформация ползучести начинается после приложения
нагрузки непосредственно вслед за начальной упругой деформацией.
Первая стадия характеризуется уменьшением скорости деформации и
называется стадией замедляющейся ползучести. При напряжениях
сдвига меныше некоторой величины Тдл, называемой пределом дли-
тельной ползучести, после первой стадии устанавливается постоянная
скорость нарастания деформации (стадия установившейся ползучести,
которая может продолжаться неопределенно длительное время). При
напряжениях сдвига больше указанного предела продолжительность
стадии установившейся ползучести ограничивается определенным про-
межутком времени, после которого скорость деформации начинает
увеличиваться. Это увеличение скорости ползучести соответствует
третьей стадии — стадии ускоряющейся ползучести, которая может
завершиться разрушением испытываемого образца льда.
Продолжительность стадии установившейся ползучести зависит от
величины действующих напряжений сдвига, уменьшаясь с увеличением
действующего напряжения т относительно Тдл. При больших значениях
напряжений сдвига (т >> т;д) стадия установившейся ползучести исчеза-
ет и первичная ползучесть переходит в стадию ускоряющейся ползу-
чести, минуя вторую стадию. Предел длительной ползучести состав-
ляет Фдл = 0,10 + 0,12 МПа при 0 °С, тдл = 0,2 МПа при -2 °С и
Фдл = 0,3 МПа при -4 °С.
Соответственно к трем основным стадиям ползучести можно выде-
лить три стадии рекристаллизации льда в процессе деформирования
льда: рост кристаллов, относительную стабилизацию структуры и дроб-
ление кристаллов (рис. 5.7). В первые моменты после приложения
нагрузки кристаллы как бы приспосабливаются к новым термодинами-
ческим условиям. Наблюдаются относительные повороты и смещения
кристаллов, а также их частичное разрушение, что ведет к упрощению
формы кристаллов. Интенсивность этого процесса постепенно затухает,
и дальнейшее изменение структуры деформируемого льда обуслов-
ливается стремлением системы к минимуму поверхностной и свободной
энергии. Менее напряженные кристаллы растут за счет более напря-
женных, мелкие кристаллы поглощаются более крупными. При этом
общее количество кристаллов уменьшается, а средний объем увеличи-
46