自然条件下冰的破坏表现为各种形式的断裂。水工结构的极值静冰压力分析涉及在慢速率压缩下冰盖的极限破坏,为了确认断裂力学方法在这一研究中的适用性,需要通过实际观察了解相应的破坏过程、主导的冰力学行为、关键的材料性能参数等信息,为此需要对天然淡水冰的断裂破坏开展系统的试验研究。本文的主要研究任务是测定淡水冰的断裂韧度和名义弯曲强度,确认其主要的影响因素；开展冰盖压缩下的模拟破坏试验研究,确认主导破坏模式及其转变条件。具体研究内容如下：第一部分：断裂韧度基本试验。采用标准尺寸三点弯曲试件测定S1型湖冰的断裂韧度。试验温度为-2℃和-8℃,应变速率是6.25×10-5s-1、6.25×10-6S-1、6.25×10-7S-1。这是前人很少涉及的试验参数范围。共获得36组试验数据。结果显示,断裂韧度随加载速率降低和试验温度提高而增大,而切口深度对结果的影响不显著。第二部分：断裂韧度的尺寸效应研究。这是相关工程研究的热点和难点。尽管大试件尺寸受到限制,采用等比例相似试件测得了断裂韧度的尺寸效应数据,给出了淡水冰Ⅰ型断裂的BaNant型的渐进匹配法尺寸效应函数。作为无切口对照组试件测量,得到了淡水冰的名义弯曲强度。第三部分：压缩冰试件的模拟破坏试验。以现场冰盖破坏过程为模拟对象,采用三种尺寸的原型冰压缩试件进行了系列的模拟破坏试验。试验中发现冰的破坏存在拉伸断裂、压缩型断裂及蠕变失稳等破坏模式,研究确认了加载速率、温度、偏心率、内部缺陷和预制裂缝等因素对破坏模式和极限载荷的影响。上述试验结果填补了相关研究的空白,为建立静冰力分析的理论与数值计算模型提供了试验证据和必要的参数。