【摘 要】
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随着南极科考事业的蓬勃发展,高机动性的南极航空运输正在逐渐替代传统的海运运输成为各国首选的南极交通运输方式。同时随着北京和张家口共同获得2022年冬季奥林匹克运动会的举办权,冬奥会滑雪场和相关配套基础设施的建设工作也一直广受各界的关注。因此,南极机场跑道和滑雪场跑道等冰雪工程建设的发展,对于我国南极科考事业的发展和2022年北京冬季奥运会的顺利举办具有重要的战略意义。其中,压实积雪跑道的硬度测量所
【基金项目】
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国家重点研发计划专项（2018YFA0605903）； 国家自然科学基金项目（41906198,41876213）；
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随着南极科考事业的蓬勃发展,高机动性的南极航空运输正在逐渐替代传统的海运运输成为各国首选的南极交通运输方式。同时随着北京和张家口共同获得2022年冬季奥林匹克运动会的举办权,冬奥会滑雪场和相关配套基础设施的建设工作也一直广受各界的关注。因此,南极机场跑道和滑雪场跑道等冰雪工程建设的发展,对于我国南极科考事业的发展和2022年北京冬季奥运会的顺利举办具有重要的战略意义。其中,压实积雪跑道的硬度测量所涉及的测试技术的发展以及相关贯入仪的研发是需要解决的首要技术问题。为解决上述问题,在前人的基础上改进了动态圆锥贯入仪（DCP）和电控式贯入仪（MSP）,并于2019-2021年冬季在中国东北部的黑龙江省进行了64组积雪贯入实验,对所测数据进行分析。主要内容包含以下三个方面:（1）在动态圆锥贯入仪（DCP）和电控式贯入仪（MSP）的基础上进行了技术改进:在电控式贯入仪（MSP）贯入杆底部安装环形拉压力传感器,实现对贯入过程中杆壁与雪样之间的摩擦阻力进行测定,以减小实验误差;在动态圆锥贯入仪（DCP）贯入杆与底部锥体之间安装微型拉压力传感器,实现对贯入过程中锥体尖端受到的真实贯入阻力进行直接测量。（2）使用电控式贯入仪（MSP）进行一系列积雪贯入实验,探究了侧限程度和锥体角度这两个变量对压实性季节性积雪硬度值测量的影响;对杆壁间摩擦阻力进行测定,发现摩擦阻力与尖端贯入阻力都同贯入速度呈一定的幂律关系。（3）使用新型动态圆锥贯入仪（NDCP）进行一系列积雪贯入实验,发现通过尖端传感器直接获得的实测数据普遍小于同等条件下使用Rammsonde公式计算获得的理论数据;引入了新的修正系数（平均理论计算数据除以平均实测数据所得数据）并得出结论:除5 cm的深度之外,其余各深度的修正系数呈现随着深度增加呈逐渐减小的幂律趋势,最后将Rammsonde公式进行修正。本文研究成果对南极机场跑道和冬奥会滑雪场跑道的建设具有重要的科学意义和使用价值。
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