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Revisiting snow settlement with microstructural knowledge
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AI
DOI：10.5194/tc-20-1257-2026.png)
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摘要
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重力作用下的雪沉降主要由其冰基质的缓慢蠕变驱动，表现出黏塑性行为。了解雪的黏塑性特性对于理解和预测雪堆的季节性和永久性演变至关重要。然而，不同的方法得出了不同的黏塑性本构定律。实地实验和雪堆模型通常用线性模型和表观压实黏度来描述雪沉降。专门的实验室实验显示了应力和应变率之间的非线性关系，应力指数在1.8到4之间。基于微观结构的模拟表明，黏塑性行为可能源于冰晶内不同晶内滑移系统上滑移的相互作用，得到的指数在2到3之间。本文旨在调和这些方法。为此，我们对37个三维雪图像进行了基于微观结构的模拟，并确定黏塑性行为遵循幂律关系，应力指数几乎恒定在2.15左右，参考应力主要取决于固体分数。分析之前黏塑性测试的数据集（178个数据点）发现，应用模拟中的应力指数显著减少了不同研究之间的参考应力变异性，并导致了一种简化的本构关系。最后，我们表明，雪堆模型（如Crocus）的线性沉降定律在高山地区通常遇到的自然加载条件下，由于应力和密度之间的相关性，与所提出的本构关系一致。然而，在非标准场景下，如轻雪上的高负载或密雪上的低负载，会出现显著差异，其中我们的模型表现出更优的定性性能。
Keyword:
LOW STRAIN-RATE
POLAR SNOW
VISCOPLASTIC BEHAVIOR
TEMPERATURE-GRADIENT
POLYCRYSTALLINE ICE
FIRN-DENSIFICATION
ELASTIC PROPERTIES
VAPOR DIFFUSION
TRIAXIAL TESTS
PART II