1 范圍

      MT/T593的本部分規(guī)定了人工凍土凍脹試驗(yàn)所需試驗(yàn)用儀器、設(shè)備，試驗(yàn)步驟和結(jié)果計(jì)算。

      本部分適用于人工凍土凍脹率和凍脹力的測(cè)定。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件中的條款通過(guò)MT/T 593的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。

MT/T 593.1 人工凍土物理力學(xué)試驗(yàn) 第1部分：人工凍土試驗(yàn)取樣及試樣制備方法

3 術(shù)語(yǔ)和定義

      下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

      凍脹率 frost heave ratio

      試樣在無(wú)側(cè)向變形無(wú)縱向荷載條件下，經(jīng)單向凍結(jié)，其縱向的高度增量與試樣原高度比值。

3.2

      凍脹力 frost heave pressure

      試樣在無(wú)側(cè)向變形無(wú)縱向荷載，且上下端面限制（無(wú)變形）的條件下，經(jīng)單向凍結(jié)后所產(chǎn)生的單位面積軸向推力。

3.3

      開敞系統(tǒng)凍脹試驗(yàn) frost heave test of open system

      在試樣的一端供給恒溫水源，另一端保持在恒定負(fù)溫下所進(jìn)行的凍脹試驗(yàn)。

3.4

      封閉系統(tǒng)凍脹試驗(yàn) frost heave test of close system

      試樣的一端無(wú)外部水源供給，并保持恒定環(huán)境溫度，而另一端保持在恒定負(fù)溫下所進(jìn)行的凍脹試驗(yàn)。

4 試驗(yàn)用儀器、設(shè)備

4.1 凍脹測(cè)定儀：冷端溫度低于-10℃，精度0.2℃。

4.2 應(yīng)力及變形測(cè)試元件：壓力傳感器（量程0kN～100kN,精度1%）；位移傳感器（軸向量程0mm～50mm，精度1%；徑向量程0mm～25mm，精度1%）、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)。

4.3 溫度傳感器：量程 -40℃～+40℃，精度0.2℃。

4.4 量具：百分表、秒表、天平、定時(shí)鐘等。

5 基本要求

5.1 試樣

5.1.1 規(guī)格：采用常溫圓柱體試樣，φ（50 mm ～150mm）×（25 mm ～75mm），高徑比為0.5。

5.1.2 精度：外形尺寸誤差小于1.0%，兩端面平行度誤差不大于0.5mm。

5.1.3 制備：按MT/T 593.1中規(guī)定進(jìn)行。

5.1.4 數(shù)量：不少于3個(gè)。

5.2 試驗(yàn)環(huán)境溫度：（20±2）℃或同土樣原始地溫。

5.3 試驗(yàn)前各試驗(yàn)用儀器、設(shè)備應(yīng)校正合格。

6 試驗(yàn)步驟

6.1 調(diào)節(jié)凍脹儀器的冷板溫度到所需試驗(yàn)溫度，其波動(dòng)度為±0.2℃。若為開敞系統(tǒng)凍脹試驗(yàn)，恒溫水源溫度調(diào)到（20±2）℃或原始地溫，波動(dòng)度為±0.2℃。

6.2 凍脹率測(cè)試

6.2.1 待冷板溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度時(shí)，將試樣放入凍脹儀中規(guī)定位置上，安裝調(diào)試好量表或位移傳感器。若為開敞系統(tǒng)，需接通恒溫水源。

6.2.2 按1min，2min，5min，10min，20min，30min，1h，2h，3h，6h，12h測(cè)讀試樣高度變化值，（12h后每隔2h測(cè)讀試樣高度變化值），若為封閉系統(tǒng)凍脹試驗(yàn)，直至讀數(shù)不變后1h為止，若為開敞系統(tǒng)凍脹試驗(yàn)，直至2h內(nèi)試樣高度變化值小于等于0.02mm，或由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)記錄。

6.3 凍脹力測(cè)試

6.3.1 待冷板溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度時(shí)，將試樣放入凍脹儀中規(guī)定位置上，安裝調(diào)試好量表或壓力傳感器，若為開敞系統(tǒng)，需接通恒溫水源。

6.3.2 當(dāng)試樣在某級(jí)荷載下間隔2h不再凍脹時(shí)，則試樣在該級(jí)荷載下達(dá)到穩(wěn)定，允許凍脹量不應(yīng)大于0.01mm，記錄施加的平衡荷載，或由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)記錄。

7 結(jié)果計(jì)算

7.1 凍脹率計(jì)算

ε_fh = Δh/h₀×100…………………………………………………（1）

      式中：

      ε_fh——t時(shí)刻試樣的凍脹率，%；

      Δh——0～t時(shí)間內(nèi)試樣的軸向變形，單位為毫米（mm）；

      h₀——試驗(yàn)前試樣高度，單位為毫米（mm）。

7.2 凍脹力計(jì)算

σ_fh=F/A      ………………………………………………………（2）

      式中：

      σ_fh——時(shí)刻試樣的凍脹力，單位為兆帕（MPa）；

      F——時(shí)刻試樣的軸向荷載，單位為牛頓（N）；

      A——試樣的截面積，單位為平方毫米（mm²）。

7.3 按試驗(yàn)結(jié)果繪制試樣凍脹率與時(shí)間，凍脹力與時(shí)間的關(guān)系曲線。

7.4 凍脹率試驗(yàn)或凍脹力試驗(yàn)分別以三個(gè)試樣測(cè)量值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。將計(jì)算結(jié)果填入附錄A表或附錄B表內(nèi)。當(dāng)三個(gè)試樣試樣凍脹率或凍脹力中的最大值和最小值與中間值之差均超過(guò)中間值的15%時(shí)，該組試驗(yàn)應(yīng)重做。

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