极地海冰物理和力学性质的工程应用——以南极冰上卸货为例

摘要

我国自20世纪80年代开始极地海冰研究,在海冰的自然科学研究方面取得了丰富成果,但相关工程应用研究发展相对缓慢。随着极地航运价值的日益显现,我国愈发重视极地海冰工程性质的研究。海冰物理和力学性质是关键的海冰工程参数,决定了冰工程的合理设计和安全运维。该文利用2019年中国第36次南极考察在普里兹湾固定冰区提取的完整冰坯,在低温实验室开展了不同温度下的海冰三点弯曲试验,获得了海冰弯曲强度和有效弹性模量。文中将海冰弯曲强度、有效弹性模量与海冰孔隙率建立关系,利用弯曲强度下包络线和有效弹性模量上包络线评估了南极普里兹湾固定冰的承载力,为南极冰面卸货提供了安全保障。该研究利用海冰物理参数获取海冰力学参数,进而设计冰层承载力,为海冰工程应用提供了有益思路。