Способы и методы повышения несущей способности ледяного покрова
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Введение
Глава I. Физико-механические свойства льда и снега.
1.1.Краткие сведенья о физико-механических свойствах пресноводного льда и снега……………………………………………………..……….………...3
1.2.Выбор наиболее вероятных физико-механических характеристик ледяного покрова……………………………………………………...…………...8
1.2.1. Плотность льда……………………………………………..………...9
1.2.2. Коэффициент Пуассона………………………………….…….……9
1.2.3. Модуль упругости (модуль Юнга)………………………………..10
1.2.4. Модуль сдвига……………………………………………………..14
1.2.5. Прочность льда при изгибе………………………………….........15
1.2.6. Механические свойства………………………………….………..16
1.2.6.1. Вязкость………………………………………………………..…16
1.2.6.2. Время релаксации………………………………………………..17
1.2.6.3. Прочность………………………………………………...............19
1.2.7. Упругие свойства пресноводного льда…………………………...25
1.3.Несущая способность ледяного покрова……………………………29
1.4.Экспериментальные исследования деформаций ледяного покрова, вызываемых движущимися нагрузками………………………………………..33
Глава II. Выбор наиболее эффективных способов повышения несущей способности ледяного покрова
2.1.Результаты информационно патентного поиска……………………45
2.2.Классификация методов повышения несущей способности ледяного покрова.
2.2.1. Уменьшение температурного градиента………………………….46
2.2.2. Армирование………………………………………………..............47
2.2.3. Применение свай…………………………………………………...50
2.2.4. Гидродинамические методы………………………………………52
Выводы…………………………………………………………………..56
Библиографический список………………………………………………59
Введение:
В условиях нашей страны, имеющей большие территории, до сих пор единственным способом передвижения наземного транспорта и доставки грузов до некоторых отдаленных населенных пунктов в зимнее время осуществляется через ледовые переправы рек и озер. Некоторые из таких переправ не надежны, что влечет за собой гибель людей и техники.
Но до сих пор еще не разработана такая теория волновых колебаний ледяного покрова, которая бы точно отвечала на практические задачи разрушения льда изгибно-гравитационными волнами (ИГВ) от движущийся по нему нагрузке, которую можно было применить для создания надежных переправ.
На сегодняшний день в России существует два вида переправ официальные и не официальные. Не официальные переправы не организованны для движения транспорта или грузов что влечет за собой большинство несчастных случаев. Официальные переправы, которые создаются только путем расчистки от снега ледяной поверхности, для повышения несущей способности ледяного покрова не эффективны, т.к. не учитывают, что многообразие свойств ледяного покрова не стабильны во времени и зависят от природных факторов, глубины водоема, интенсивности течения и т.д.
Перед данной дипломной работой ставиться цель - найти эффективные методы увеличения несущей способности ледяного покрова и способы создания надежных переправ на любых акваториях нашей страны. Данная цель достигается в решении задач связанных в установлении физико-механических свойств пресноводного льда и снега, исследований характера деформаций ледяного покрова под действием движущийся нагрузки и анализа имеющихся на сегодняшний день патентов для создания ледяной переправы.
Связь с автором: admin@pivan-school.net.ru
Глава I. Физико-механические свойства льда и снега
1.1.Краткие сведенья о физико-механических свойствах пресноводного льда и снега.
Лед принадлежит к числу давно известных материалов, но, тем не менее, свойства его изучены далеко не достаточно. Это объясняется большим разнообразием структуры, составов, физико-механических состояний. Существенную роль в поведении льда играют и временные процессы. Однако здесь рассмотрим лишь те характеристики льда и ледяного покрова, которые определяющим образом влияют на его взаимодействие со средствами передвижения транспортных средств.
Лед представляет собой поликристаллическое тело, состоящее из множества кристаллов неправильной формы, называемых зернами. Зерна состоят из упорядоченных в пространстве однотипных элементарных ячеек, образующих кристаллическую решетку. Существует много типов решеток. Кристаллическая структура льда определяется строением молекул воды.
Во льду атомы кислорода расположены в виде гексагональных колец (рис.1). Каждый атом кислорода, в, свою очередь, находится в центре тетраэдра, четыре вершины которого также заняты атомами кислорода.
Такая кристаллографическая упорядоченная сетка атомов кислорода связана атомами водорода, положение которого в этих связях неупорядоченное.
Единичная ячейка кристаллической структуры содержит четыре молекулы размерами примерно 4,5 х 4,5 х 7,4, плотностью 0,917 г/см3 при 0С. Базисная плоскость (0001) является плоскостью скольжения решетки, и поэтому касательное напряжение, приложенное параллельно ей, вызывает скорость деформации на два порядка больше, чем напряжение, приложенное по нормали.
В обычных условиях лед существует при температурах, весьма близких к точке плавления. Это в значительной степени определяет его физико-механические свойства и поведение под нагрузкой. В разных условиях лед проявляет упругость, нелинейную вязкость, хрупкое разрушение, разрушение при ползучести и т. д. Связано