对于全球气候系统而言，冰川和冰盖流动速率对气候变化的反馈至关重要。冰流蠕变是多晶冰中形成晶体优选定向（CPO）的主要原因。然而，将CPO的发展与冰流历史和冰流的演变联系起来需要正确理解多晶冰的微观结构对变形的响应。过去的研究对冰的实验室变形样品和冰芯样品的微观结构的分析，探索了冰中CPO的演化机制和影响因素。本文结合近些年来的进展，对冰中的CPO的演化机制进行了总结和凝练，并提出了未来的研究展望。
对于全球气候系统而言，冰川和冰盖流动速率对气候变化的反馈至关重要。冰流蠕变是多晶冰中形成晶体优选定向（CPO）的主要原因。然而，将CPO的发展与冰流历史和冰流的演变联系起来需要正确理解多晶冰的微观结构对变形的响应。过去的研究对冰的实验室变形样品和冰芯样品的微观结构的分析，探索了冰中CPO的演化机制和影响因素。本文结合近些年来的进展，对冰中的CPO的演化机制进行了总结和凝练，并提出了未来的研究展望。
为了明确寒区冰晶体冻胀对透水沥青混合料的影响效应，开展了透水沥青混合料的水-热-力三场耦合损伤特性研究。基于典型透水沥青混合料初始温度场、初始水分场的分析开展了冰晶体动胀模式下位移场、应力场、应变场的研究，得出原位动胀和分凝动胀的发生时机、冻胀应力和变形等在水平方向和垂直方向的分布特性，明确了冰晶体动胀效应在透水沥青混合料内部的基本变化规律。本文研究结果可为寒冷地区透水沥青混合料的设计提供技术支撑。
为了明确寒区冰晶体冻胀对透水沥青混合料的影响效应，开展了透水沥青混合料的水-热-力三场耦合损伤特性研究。基于典型透水沥青混合料初始温度场、初始水分场的分析开展了冰晶体动胀模式下位移场、应力场、应变场的研究，得出原位动胀和分凝动胀的发生时机、冻胀应力和变形等在水平方向和垂直方向的分布特性，明确了冰晶体动胀效应在透水沥青混合料内部的基本变化规律。本文研究结果可为寒冷地区透水沥青混合料的设计提供技术支撑。
冰力学性质的研究在冻土工程、冰工程中都占据极其重要的地位，冰中未冻水含量的变化会导致冰整体性质随之改变。目前，在微观分子尺度上针对冰中未冻水含量控制因素方面的研究尚不充分。本研究通过分子动力学方法模拟了5种温度、3种应变速率、4种晶粒尺寸、3种升温速率下单晶冰与多晶冰的单轴拉伸与压缩试验，研究了不同影响因素下冰晶体力学性质及内部的微观结构变化，揭示了分子尺度上未冻水在冰晶体变形过程中的产生过程与变化规律，以及未冻水比例对冰晶体力学性质影响的内在机理。模拟结果显示，单晶冰力学性质与未冻水比例间的关系不显著，与冰晶体六元环结构的破损程度直接相关。此外，力学性质受温度、应变量、应变速率等多因素影响，且在拉伸和压缩过程中单晶冰均表现出明显脆性破坏，其强度随温度降低和应变速率加快而增强。相比之下，多晶冰力学性质与未冻水比例变化密切相关，且未冻水比例主要受温度、晶粒大小及其界面状态控制。而且，多晶冰对温度和应变速率更敏感，说明晶界处的结构变化对其力学性能起重要作用。与弹性变形不同，晶界滑移、晶粒旋转、非晶化和再结晶等过程主导多晶冰的塑性变形。
冰力学性质的研究在冻土工程、冰工程中都占据极其重要的地位，冰中未冻水含量的变化会导致冰整体性质随之改变。目前，在微观分子尺度上针对冰中未冻水含量控制因素方面的研究尚不充分。本研究通过分子动力学方法模拟了5种温度、3种应变速率、4种晶粒尺寸、3种升温速率下单晶冰与多晶冰的单轴拉伸与压缩试验，研究了不同影响因素下冰晶体力学性质及内部的微观结构变化，揭示了分子尺度上未冻水在冰晶体变形过程中的产生过程与变化规律，以及未冻水比例对冰晶体力学性质影响的内在机理。模拟结果显示，单晶冰力学性质与未冻水比例间的关系不显著，与冰晶体六元环结构的破损程度直接相关。此外，力学性质受温度、应变量、应变速率等多因素影响，且在拉伸和压缩过程中单晶冰均表现出明显脆性破坏，其强度随温度降低和应变速率加快而增强。相比之下，多晶冰力学性质与未冻水比例变化密切相关，且未冻水比例主要受温度、晶粒大小及其界面状态控制。而且，多晶冰对温度和应变速率更敏感，说明晶界处的结构变化对其力学性能起重要作用。与弹性变形不同，晶界滑移、晶粒旋转、非晶化和再结晶等过程主导多晶冰的塑性变形。
冰的微结构特性不仅能够反映冰的生长过程,而且对冰的力学、热学、光学和电学性质也具有重要影响。为深入认识黄河冰的微结构特性,对黄河内蒙段不同位置的河冰及乌梁素海湖冰进行现场取样,观测冰晶体结构、冰密度、冰内含泥量和冰内气泡,同时观测冰下流速。结果表明:黄河内蒙段河道内不同位置冰层中冰晶体结构差异明显,单一的粒状冰和柱状冰很少,冰层内存在大量的冰花冰,大部分冰晶体结构表现为冰花冰、粒状冰与柱状冰相互交替;冰内含泥量和气泡含量是导致黄河冰密度变化的主要原因,且不同晶体结构下,冰晶体粒径尺寸、冰密度、冰内含泥量、冰内气泡含量和气泡等效直径的变化范围不同。通过将黄河与乌梁素海的冰微结构及冰形成过程进行对比分析,发现环境温度和水动力条件是造成黄河冰微观结构特性的主要原因。
冰的微结构特性不仅能够反映冰的生长过程,而且对冰的力学、热学、光学和电学性质也具有重要影响。为深入认识黄河冰的微结构特性,对黄河内蒙段不同位置的河冰及乌梁素海湖冰进行现场取样,观测冰晶体结构、冰密度、冰内含泥量和冰内气泡,同时观测冰下流速。结果表明:黄河内蒙段河道内不同位置冰层中冰晶体结构差异明显,单一的粒状冰和柱状冰很少,冰层内存在大量的冰花冰,大部分冰晶体结构表现为冰花冰、粒状冰与柱状冰相互交替;冰内含泥量和气泡含量是导致黄河冰密度变化的主要原因,且不同晶体结构下,冰晶体粒径尺寸、冰密度、冰内含泥量、冰内气泡含量和气泡等效直径的变化范围不同。通过将黄河与乌梁素海的冰微结构及冰形成过程进行对比分析,发现环境温度和水动力条件是造成黄河冰微观结构特性的主要原因。