循環載荷對壓實雪冰抗壓強度的影響研究

洪嘉琳， 焦鳳琪， 應詠翰， 李金奇， 王義超， 邵 也， 范曉鵬

（1.吉林大學建設工程學院，吉林長春 130026； 2.吉林大學極地研究中心，吉林長春 130026； 3.吉林大學地球探測科學與技術學院，吉林長春 130026； 4.中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室，甘肅蘭州 730000）

0 引言

世界強國針對南極科技前沿、地緣政治、開發利用權益的爭奪趨于激烈。目前，世界各國在南極大陸以及周邊所建科學考察站已突破100 個，機場超過50 座[1］。在世界極地科考強國穩步加大南極布局投入的態勢下，中國南極科考有可能被其他國家進一步拉大差距，重要原因之一是中國未能在南極擁有大型機場。根據中國完成的多次藍冰區考察結果可知，在中山站附近建設藍冰機場的可能性較低，壓實雪層跑道是中國在南極建設大型機場的首選形式[2］。從美國、俄羅斯此類跑道的壓實雪層技術原理可以看出使用人工方式大幅度提高雪層強度是建設雪層跑道的核心技術，而定期修正冰面形狀維護壓實雪層跑道是長期運維南極航空網絡的必要條件。壓實雪層跑道的累積永久塑性變形主要取決于飛機荷載和人工改造雪層的力學性質。飛機在跑道運行時每次滑行都相當于對地基進行了一次加載卸載作用，載荷作用的頻率與滑行速度有關；不同機型在起落時對跑道施加的應力幅值有所不同[3］。因此，開展冰在循環載荷下的力學特性研究具有重要的實踐和理論指導意義。

自然界中大部分海冰或湖冰都在海浪和潮汐作用下承受循環載荷；人造冰雪路面、跑道或橋梁結構物在使用中受車輛、飛機等電動機械的振蕩作用也會承受循環載荷；此外，冰具有高透明度和易達到較高的同系溫度等特點，可作為諸如陶瓷等多晶體疲勞裂紋擴展和破壞細觀研究的替身。因此，在不同頻率、應力幅值、平均應力和溫度條件下，針對海冰、湖冰、人造淡水柱狀冰、人造鹽水柱狀冰和人造多晶冰等不同類型冰，已經開展了壓縮變形、壓縮破壞、旋轉彎曲、四點彎曲、拉壓破壞等不同類型的實驗，探究了循環載荷下冰的疲勞破壞、裂紋擴展機制以及對蠕變特性和強度的影響，表1所示為循環載荷對冰力學性質影響的代表性研究[4-20］。

表1 循環載荷對冰力學性質影響的代表性研究Table 1 Representative studies of cyclic loading effect on the mechanical properties of ice

綜合冰在循環載荷下的力學性質研究現狀，目前的研究情況總結如下：（1）就研究對象而言，主要進行了海冰、人造柱狀冰和人造多晶冰的試驗研究，各實驗所使用的冰樣尺寸不盡相同，但大多滿足高度是直徑（寬度）的2 倍以上；冰樣形狀因試驗類型而異，拉壓和旋轉彎曲類實驗多為圓柱狀，三點或四點彎曲實驗多為板狀或長柱狀；晶粒尺寸為毫米到厘米級別，人造冰樣均采用凍水成冰法制成；（2）就研究內容而言，涵蓋了冰自身物理特性（如晶體結構類型和鹽度等）、環境因素（溫度）和試驗條件（頻率、應力幅值和循環次數等）多個方面對冰裂紋擴展、形變和強度等冰力學性質的影響，其中關于冰疲勞裂紋擴展、蠕變形變和抗彎強度的研究較多，缺乏抗壓強度研究。冰在循環載荷下的強度是指在位移或載荷控制模式下，以三角波、梯形波或余弦波等加載形式，在一定頻率、平均應力、應力幅值、加載次數和有無圍壓條件下，測得的強度極限。現有研究結果表明，循環載荷對冰強度的影響主要存在循環弱化和循環強化兩種觀點。循環弱化指冰在循環載荷作用下，會在遠低于其強度極限的應力下產生（疲勞）破壞；循環強化指冰在受循環載荷作用后的強度極限高于單調載荷作用下的強度極限。冰在循環弱化作用下，抗彎強度可下降40%[21］，抗壓強度可下降25%[11］。冰在循環強化作用下的抗彎強度，具有溫度敏感性，在-3 ℃到-25 ℃范圍內，隨著溫度的降低稍有增大；在0.1~2.6 MPa應力幅值范圍內，與應力幅值呈線性正相關；在0.03~2.00 Hz 頻率范圍內，隨著頻率的增大稍有增加；在3~7 000 次循環次數范圍內，隨著次數的增多，先增大，在達到300 次后趨于穩定；尚未針對應變速率敏感性開展研究[20］。

綜上所述，已開展的冰單軸循環壓縮載荷試驗研究，多為循環載荷對冰形變或蠕變特性的影響，缺乏循環載荷對冰強度的影響研究，更鮮見針對壓實雪所形成的壓實雪冰抗壓強度研究。人造壓實雪層跑道在使用中受車輛、飛機等電動機械的振蕩作用，多承受壓縮循環載荷；其制作工藝多為夯實積雪，通過增大壓力促進雪的壓實，提高密度起到密實化作用，進而形成壓實雪冰提高冰雪強度，達到所需承載力。因此，有必要開展壓實雪冰在循環載荷作用下的單軸抗壓強度研究，探究循環載荷對壓實雪冰抗壓強度影響，為壓實雪層跑道的承載力設計和維護奠定理論基礎。

1 試驗方法

1.1 冰樣的制備

南極原位冰具有所含離子和不可溶性粒子濃度較小的特點，試驗使用制冷鋁排冷凝器上的霜花作為雪顆粒原料。制備人工冰樣采用壓實雪的方法，雪顆粒在-12.5 ℃和70 MPa 溫壓條件下壓制30 min，所得人工冰樣的平均密度為0.913 g·cm-3。以樣品長度應為直徑的2 倍以上為制樣準則[22-23］，冰樣直徑為26 mm，高度應控制在52~78 mm，本試驗選用樣品的平均高度為65 mm，即高徑比2.5。使用游標卡尺和天平測量冰樣的高度和質量各三次并計算冰樣密度，將冰樣放入自封袋內并標記冰樣參數，將冰樣放入-20 ℃的冷柜中低溫保存。

1.2 單軸抗壓強度試驗

南極航空后勤保障常用的飛機類型有C130、C41、C5A、C7A、A320和IL76，其在冰雪跑道上產生輪胎壓力范圍在0.64~1.30 MPa[24］，以此為參照確定循環載荷實驗的平均應力為1.0 MPa，應力幅值為0.2~1.0 MPa。已有研究表明，循環載荷的頻率在0.03~2.00 Hz 范圍內對冰的抗彎強度影響相比于循環次數和應力幅值作用不大，本文采用固定頻率0.03 Hz，以循環次數和應力幅值為研究變量。循環載荷實驗采用載荷控制模式，以等幅度三角波為加載波形，1.0 MPa 為平均加載應力，0.03 Hz 為加載頻率，應力幅值為0.2 MPa、0.5 MPa、0.8 MPa和1.0 MPa，循環次數為100、300、500、700 和900 為加載條件；單調載荷實驗采用位移控制模式，以獲得壓實雪冰的標準抗壓強度，與循環載荷條件下的單軸抗壓強度對比。抗壓強度試驗所選用的應變速率為1.0×10-3s-1、5.0×10-3s-1、1.0×10-2s-1、5.0×10-2s-1和1.0×10-1s-1，為與已有研究結果對比，單調載荷實驗應變速率增加一組5.0×10-4s-1，實驗溫度均為（?10.0±0.3）℃。表2 為壓實雪冰單軸抗壓強度試驗的設計方案，該試驗在低溫單軸壓縮試驗機上進行，試驗儀器及冰樣如圖1所示。

圖1 低溫單軸壓縮試驗機和冰樣Fig. 1 Low temperature uniaxial compression testing machine and ice sample

本次壓實雪冰單軸抗壓強度試驗的具體步驟如下：（1）將環境箱溫度設置為-10.3 ℃，并等待其內部溫度達到設置溫度；（2）從冷柜中取出冰樣，放入環境箱內的下壓盤中心孔內，保證試樣的幾何軸線與試驗機的中心線重合，防止出現偏心加載的現象。升高下壓盤至冰樣上端與上壓盤距離1 mm 左右，靜置冰樣20~30 min 使冰樣達到（-10±0.3）℃；（3）冰樣靜置的同時，開啟試驗機測控系統，按自封袋上的樣品參數標記查找冰樣的高度，而后根據表2 所示實驗方案設定試驗參數，并安裝好應變傳感器；（4）冰樣溫度達到試驗溫度時開始加載，試驗首先進入預加載模式，保證樣品與壓盤之間無間隙，而后再進入加載模式；（5）在試樣破壞后，試驗機自動停止加載，數據采集系統自動保存數據，調整下壓盤至初始位置，迅速開關環境箱門，將破壞的試樣盡快取出，減少箱內與箱外空氣間的熱交換；將破壞的冰樣放回自封袋中低溫保存，再開始下一次試驗。通過試驗得到的極限應力作為冰的單軸抗壓強度σf（MPa），即

表2 壓實雪冰單軸抗壓強度試驗方案Table 2 Uniaxial compressive strength test scheme of compacted snow

式中：Fmax為荷載-時間曲線上所達到的最大荷載，單位為N；A為試樣原始橫截面積，單位為mm2。

2 試驗結果及分析

2.1 壓實雪冰單調載荷實驗應力與應變關系曲線

相同溫度和不同應變速率條件下，壓實雪冰單調載荷試驗的應力-應變關系曲線及其所對應的破壞照片如圖2~3所示，應力-應變曲線是冰在壓應力破壞全過程特征的最完整體現，可以全面反映冰破壞前后的力學特征。在本文中，冰的脆性是指受外力作用時，在變形很小時即發生破裂的性質，而韌性則是指冰能夠承受較大變形而不喪失其承載力的性質。基于壓實雪冰單調載荷試驗的應力-應變關系曲線和試樣的破壞照片，可以得出：

（1）在5.0×10-4~5.0×10-3s-1應變速率下，應力會隨著應變線性增加，然后增加的速度即斜率，逐漸減小變為零，而后變為負值，應力以圓峰形式達到極值，最大值出現時所對應的應變介于1.5%~3.0%（如圖2）；試樣以鼓脹破壞形式為主，冰樣表面存在許多狹小的裂縫，沒有明顯的主裂縫，試驗結束時，樣品仍保持完整，不產生剝離的碎塊（如圖3）。試樣表現出韌性性質，將該應變速率范圍稱為韌性區。

（2）在1.0×10-2s-1應變速率下加載時，應力以稍快的速度增加到一個極值，出現直徑相對較小的圓峰，然后逐漸減小，抗壓強度出現所對應的應變介于1.0%~1.5%（如圖2）；在1.0×10-2s-1應變速率下試樣均以劈裂破壞形式為主，表現為存在與加載方向一致并且貫穿上下表面的裂縫，但試樣中心未完全破壞，伴有不同尺寸的碎塊掉落。試樣同時表現出脆性與韌性性質，將該應變速率范圍稱為脆性-韌性過渡區。應力-應變曲線同時表現出韌性和脆性雙重特征的過渡應變速率為1.0×10-2s-1，這與Arakawa等[25］在?10 ℃下獲得的結果一致。

（3）在5.0×10-2~1.0×10-1s-1應變速率下加載時，應力會隨著應變快速線性增加到一個極值，然后突然跌落為0，出現一個尖銳峰值，抗壓強度出現所對應的應變小于1%（如圖2）。在5.0×10-2s-1應變速率下試樣均以劈裂破壞形式為主，表現為存在與加載方向一致的局部密集裂紋使試樣出現崩裂掉塊，端部出現完全破碎，伴有不同尺寸的碎塊掉落（如圖3），隨著應變速率的增大，碎塊剝落情況更為明顯，破碎程度更為劇烈。試樣表現出脆性性質，將該應變速率范圍稱為脆性區。

圖2 單調載荷不同應變速率條件下壓實雪冰的應力與應變關系Fig. 2 Stress and strain relationship of compacted snow at different strain rates under monotonic load

圖3 不同應變速率條件下壓實雪冰樣品在單調載荷作用后的破壞照片Fig. 3 Damage photos of compacted snow under monotonic loading at different strain rates

2.2 壓實雪冰循環載荷試驗應力與應變關系曲線

不同應變速率、循環次數和應力幅值條件下循環載荷實驗的應力-應變關系曲線如圖4所示，循環加載與卸載階段累計產生的應變隨著循環次數和應力幅值的增大而增加。在本次試驗條件范圍內，循環加載階段并沒有導致冰樣破壞。在單調加載階段，應力以圓峰或較小圓峰的形式達到極值，所有試樣均以鼓脹破壞形式為主，試驗結束時，樣品基本保持完整，幾乎不產生剝離的碎塊，試樣表現出韌性性質。循環載荷對壓實雪冰的破壞形式產生了顯著的影響，尤其是在1.0×10-2s-1至1.0×10-1s-1應變速率范圍內，試樣由單調載荷作用下的脆-韌性或者脆性破壞特征轉變為韌性破壞特征。這說明，循環載荷改變了冰抗壓性能對應變速率的敏感性。

2.3 循環次數對壓實雪冰在循環載荷作用下單軸抗壓強度的影響

壓實雪冰在溫度為（?10.0±0.3）℃，頻率為0.03 Hz、平均應力為1.0 MPa、應力幅值為0.5 MPa和1.0 MPa 以及循環次數為100~900 的循環載荷試驗條件下，在1.0×10-2s-1應變速率下獲得的單軸抗壓強度如圖5 所示，圖中灰色虛線為相同應變速率條件下施加單調載荷所獲得的抗壓強度。由圖可知在上述循環載荷作用下，循環加載次數對壓實雪冰的抗壓強度具有強化或弱化作用；當循環次數為100、應力幅值為0.5 MPa 和1.0 MPa 時，所得抗壓強度分別是單調載荷下抗壓強度的1.30 和1.29倍，當循環次數為900、應力幅值為0.5 MPa 時，所得抗壓強度與單調載荷下抗壓強度相同，而應力幅值為1.0 MPa時其所得抗壓強度為單調載荷下抗壓強度的98.8%；壓實雪冰的抗壓強度與循環次數呈負線性關系，隨著循環次數的增加抗壓強度不斷減小，直至低于單調載荷下的抗壓強度；應力幅值的增大會加快強化與弱化作用的轉變。圖4中的擬合直線表明，在應力幅值為0.5 MPa和1.0 MPa時，抗壓強度σf與循環次數N的線性關系分別為σf=0.0036N+13.693，R2為96.9%；σf=0.0093N+13.463，R2為98.9%。當應力幅值為1.0 MPa 條件下，循環次數達到900 次時，抗壓強度就已經稍低于單調載荷下的抗壓強度；當應力幅值為0.5 MPa時，根據外推趨勢線得出循環次數要將近1 000 次時，抗壓強度會減小到稍低于單調載荷下的抗壓強度。在本文的試驗條件范圍內，無法判斷1~100 次循環加載條件下，循環次數對抗壓強度的影響規律，尚不能確定使壓實雪冰抗壓能力強化作用最顯著的循環次數，仍需開展更多循環次數的試驗，驗證循環次數對抗壓強度的弱化影響規律。

圖4 循環載荷壓實雪冰的應力與應變關系Fig. 4 Stress and strain relationship of compacted snow at different strain rates under cyclic loading[different strain rate（a）；b-different number of cycles（b）；different stress amplitude（c）］

圖5 不同循環次數下壓實雪冰在循環載荷下的單軸抗壓強度Fig. 5 Uniaxial compressive strength of compacted snow under cyclic load at different cycles

2.4 應力幅值對壓實雪冰在循環載荷作用下單軸抗壓強度的影響

壓實雪冰在溫度為（?10.0±0.3）℃、頻率0.03 Hz、循環次數為100、平均應力為1.0 MPa 以及應力幅值在0.2~1.0 MPa 的循環載荷試驗條件下，在1.0×10-2s-1和1.0×10-1s-1應變速率下獲得的單軸抗壓強度與單調載荷條件下獲得的抗壓強度如圖6 所示，虛線為對應應變速率條件下抗壓強度最大值與最小值限定的區間。由圖可知在相同應變速率條件下，壓實雪冰的抗壓強度受循環載荷的影響，先大幅增加，而隨著應力幅值的增加，其先稍有增大后趨于穩定，由于應力幅值增加而產生的抗壓強度增幅并不大；在不同應變速率條件下，高應變速率在循環作用下的抗壓強度增幅（11.4 MPa）是低應變速率下的抗壓強度增幅（3.1 MPa）的3.68倍。在本文的實驗條件范圍內，應力幅值對循環載荷作用下壓實雪冰的抗壓強度影響并不顯著。

圖6 不同應力幅值下壓實雪冰在循環載荷下的單軸抗壓強度Fig. 6 Uniaxial compressive strength of compacted snow under cyclic loading at different stress amplitudes

注：實驗溫度為（?10.0±0.3）℃，A為應力幅值，f為頻率，ε?為應變速率，σm為平均應力，N為循環次數；圖中灰色虛線為相同應變速率條件下單調載荷條件下所獲得的抗壓強度；黑色虛線與紅色虛線分別為應力幅值在1.0 MPa和0.5 MPa條件下，表征循環載荷作用下的單軸抗壓強度與循環次數間的線性關系擬合線The experimental temperature is（?10.0±0.3）℃，A is the stress amplitude，fis the frequency，εis the strain rate，σmis the average stress，Nis the number of cycles；The grey dotted line in the figure is the compressive strength obtained under monotonic loading at the same strain rate；the black dotted line and the red dotted line are the fitting lines of the linear relationship between the uniaxial compressive strength and the number of cycles under the cyclic loading when the stress amplitude is 1.0 MPa and 0.5 MPa，respectively

2.5 應變速率對壓實雪冰在循環載荷作用下單軸抗壓強度的影響

壓實雪冰在溫度為（?10.0±0.3）℃，頻率為0.03 Hz、循環次數為100、平均應力為1.0 MPa以及應力幅值在1.0 MPa 的循環載荷實驗條件下，在1.0×10-3~1.0×10-1s-1應變速率下獲得的循環載荷單軸抗壓強度與單調載荷條件下獲得的抗壓強度如圖7 所示，壓實雪冰在單調載荷下的抗壓強度在韌性區內隨著應變速率的增加而增加，在韌性-脆性過渡區達到最大值，然后在脆性區中顯著減少，這種應變速率敏感性與Yasui 等[26］以及Schulson等[27］所得出的結論是一致的；在循環載荷作用下，在1.0×10-3~5.0×10-3s-1的低應變速率條件下，壓實雪冰的抗壓強度與單調載荷下的抗壓強度相比稍小，數值上相差不大幾乎沒有影響，而在高于1.0×10-2s-1的高應變速率條件下，壓實雪冰的抗壓強度相比于單調載荷下的抗壓強度有了明顯的提高，隨著應變速率的增加其增加幅度逐漸變小，后趨于穩定。循環載荷對壓實雪冰抗壓強度強化作用，從試樣的破壞形式推斷，是通過延遲韌性-脆性的轉變來實現的。在本文的試驗條件范圍內，證明了在一定應變速率范圍內，循環載荷對壓實雪冰的抗壓強度具有強化作用，但仍需開展更大應變速率范圍內的試驗，以確定循環載荷在低應變速率條件下是否存在對壓實雪冰抗壓強度的弱化作用，以及在更高應變速率范圍內循環載荷對壓實雪冰抗壓強度的影響規律。

圖7 不同應變下壓實雪冰在單調載荷與循環載荷下的單軸抗壓強度Fig. 7 Uniaxial compressive strength of compacted snow under monotonic load and cyclic load at different strain rates

2.6 極限應力的臨界應變和循環加載的累積應變

因循環載荷所產生的累積變形與循環條件（循環次數、應力幅值、頻率等）有關，為探究循環載荷對壓實雪冰抗壓強度對應的臨界應變產生的影響，僅考慮單調加載階段引起的應變。將達到極限應力即抗壓強度時對應的應變Δε定義為單調載荷條件下的臨界應變，將應力達到抗壓強度時對應的應變與循環加載結束時對應的應變之差Δε作為循環載荷條件下的臨界應變。對比結果如表3 所示，單調載荷與循環載荷（循環次數為100、應力幅值為1.0 MPa）在應變速率相同時獲得的臨界應變非常接近，最大標準差為0.32%；在不同應變速率條件下獲得的臨界應變在韌性破壞階段具有顯著差異，在脆性破壞階段浮動較小。當應變速率相同，應力幅值分別為0.5 MPa 和1.0 MPa 時，相同循環次數條件下獲得的臨界應變非常接近，最大標準差為0.07%；在不同循環次數條件下獲得的臨界應變更為接近，標準差僅有0.05%。當循環次數相同，應變速率分別為1.0×10-2s-1和1.0×10-1s-1時，在相同應力幅值條件下獲得的臨界應變具有較為一致的標準差，約為0.11%；在相同應變速率（10-2s-1或10-1s-1），不同應力幅值條件下獲得的臨界應變標準差分別為0.18%和0.03%。基于以上結果分析得出，應變速率對極限應力的臨界應變影響較為顯著，在本文的試驗條件范圍內循環載荷對其影響并不明顯，仍需進一步試驗來確定應變速率是否為臨界應變最主要的影響因素。

表3 壓實雪冰在單調載荷和循環載荷條件下極限應力對應的臨界應變和循環加載的終止應變Table 3 Critical strain corresponding to ultimate stress and cyclic loading of compacted snow under monotonic load and cyclic load

注：實驗溫度為（?10.0±0.3）℃，應力幅值在單調載荷時為0 MPa，應力幅值在循環載荷時為1.0 MPa，頻率為0.03 Hz，平均應力為1.0 MPa，循環次數為100 The experimental temperature is（?10.0±0.3）℃，the stress amplitude is 0 MPa under monotonic load，the stress amplitude is 1.0 MPa under cyclic loading，the frequency is 0.03 Hz，the average stress is 1.0 MPa，and the number of cycles is 100

為探究循環載荷對壓實雪冰抗壓強度的強化和弱化作用與不同循環條件所產生的累積變形之間的關系，將循環加載結束時對應的應變εc定義為循環加載的累積應變。如表3 所示，循環加載的累積應變在循環次數和應力幅值相同時基本一致（標準差在0.02%~0.13%），并隨著循環次數和應力幅值的增加而增大。在本文試驗條件范圍內，循環載荷對壓實雪冰抗壓強度產生強化作用的臨界條件為循環次數為100、應力幅值為1.0 MPa、應變速率為1.0×10-2s-1以及循環次數為100、應力幅值為0.2 MPa、應變速率在1.0×10-2s-1或1.0×10-1s-1，對應的循環加載累積應變分別為0.98%和（0.985%±0.085%）；循環載荷對壓實雪冰抗壓強度產生弱化作用的臨界條件為應變速率為1.0×10-2s-1、應力幅值為1.0 MPa、循環次數為900，對應的循環加載累積應變為7.33%。基于以上結果可以推測，循環載荷對壓實雪冰抗壓強度強化或弱化作用與循環加載累積應變有關，仍需進一步試驗來確定產生強弱化作用的循環載荷臨界條件及其對應的臨界累積應變。

3 結論

根據中國完成的多次藍冰區考察結果，在中山站附近建設藍冰機場的可能性較低，壓實雪層跑道事實上成為中國在南極建設大型機場的首選形式。建設壓實雪層跑道的核心技術原理雖已有總結，但中國尚未全面掌握該項技術。根據壓實雪方法制作人工冰樣，以循環次數、應力幅值和應變速率為主要影響因素，通過開展在位移控制模式下的單調載荷冰單軸抗壓強度試驗研究以及載荷控制模式下的循環載荷冰單軸抗壓強度試驗研究，分析了循環載荷對壓實雪冰單軸抗壓強度的影響。實際上，循環載荷對壓實雪冰的抗壓強度影響存在強化和弱化作用，在設計機場運行指揮監測體系時，應充分考慮執行任務的運輸機、客機施加的循環載荷對壓實跑道所產生的影響，在設計和修繕雪冰道面時應結合循環載荷對雪冰抗壓強度影響的臨界值，合理提出強度設計指標和維護周期與時段，避免低估雪冰力學性能造成施工用料浪費或高估其強度疏于維護。結合試驗結果及分析，本文得到主要結論如下：

（1）單調載荷下的壓實雪冰抗壓強度在韌性區內隨著應變速率的增加而增加，在韌性-脆性過渡區達到最大值，然后在脆性區中顯著減少。單調載荷下的壓實雪冰應力-應變曲線同時表現出韌性和脆性雙重特征的過渡應變速率為1.0×10-2s-1。

（2）在一定應變速率和循環次數范圍內，循環載荷對壓實雪冰的抗壓強度具有強化作用；當超過一定循環次數時，循環載荷對壓實雪冰的抗壓強度會產生弱化作用；應力幅值相比于應變速率和循環次數，其對抗壓強度的影響并不顯著，但會改變其他影響因素產生弱化作用的臨界值。在本文的實驗條件范圍內，使壓實雪冰抗壓能力強化作用最顯著的循環次數為100 次；在高于1.0×10-2s-1的高應變速率條件下循環載荷對壓實雪冰抗壓強度開始有強化作用。（3）循環載荷對壓實雪冰抗壓強度強化作用，從試樣的破壞形式推斷，可能是通過延遲韌性-脆性的轉變來實現的；循環載荷對壓實雪冰抗壓強度弱化作用，可能是疲勞破壞引起的。在本文的實驗條件范圍內，尚不能確定使壓實雪冰抗壓能力強化作用最顯著的循環次數、循環次數對抗壓強度的弱化影響規律，循環載荷在低應變速率條件下是否存在對壓實雪冰抗壓強度的弱化作用，以及在更高應變速率范圍內循環載荷對壓實雪冰抗壓強度的影響規律。