南水北调中线工程是为了解决我国水资源分布不均并严重影响北方地区经济发展问题而兴建的一项特大型跨流域、具有战略性意义的宏伟工程。随着我国经济发展步入加速上升期的快车道,长距离输水工程也进入了高速建设与发展机遇期。因此,包括南水北调中线在内的各种调水工程能否高效率、安全经济运行,成为国家和各级政府部门以及南水北调工程技术人员首先考虑的因素。在此背景下,如何正确地确定作用于输水建筑物上的冰荷载成为调水工程设计中的关键因素之一。因此,通过冰力学模型试验研究,探求严谨的科学方法保证冬季安全经济输水成为摆在南水北调中线工程研究设计人员面前的重要课题。本文系统地回顾了冰力学模型试验的研究进展,由原型观测、理论分析、模型试验和数值模拟四大类相结合具体阐述了冰力学模型试验研究成果,所做的研究工作主要包括以下三个方面: (1)对冰的膨胀力试验现象的观察和试验数据的分析处理总结归纳出冰的膨胀力的发生、演变、释放及破坏全过程,验证冰的膨胀力是瞬态变化的量,同时给出四周固定约束情况下极限位置冰的膨胀力对边壁作用力多项式关系曲线。(2)流冰对闸墩撞击力试验现象的观察、试验数据处理和频谱分析研究工作①系统阐述冰排与闸墩相互作用的全过程;②闸墩冰力时程曲线及其频谱的分析,冰激闸墩振动的研究中,冰力的周期性、主频性,冰力的两个主频的能量对比关系;③建立双峰值的冰激闸墩振动概化动冰力函数;(3)有限元法分析冰盖稳定性问题。冰盖在渠道边壁处承受荷载采用塑性分析模型来进行计算,计算结果通过冰力学模型试验验证。可以直接应用塑性力学的经典问题解法计算冰力。建立模型试验结果为参照--调整的数学模型--扩展数学分析的工况--得到计算结果的思路,对在现场试验数据有限组次的情况下获得具有较普遍意义的规律进行初步尝试。