1 范圍

      MT/T 593的本部分規(guī)定了人工凍土多試樣和單試樣三軸壓縮蠕變試驗用儀器、設(shè)備，試樣，基本要求，試驗步驟和計算與繪圖。

      本部分適用于軸對稱三向剪切應(yīng)力條件下凍結(jié)原狀土及重塑土蠕變性能的測試和計算。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件中的條款通過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)性能試驗 第1部分：人工凍土試驗取樣及試樣制備方法

      MT/T 593.4 人工凍土物理力學(xué)性能試驗 第4部分：人工凍土單軸抗壓強(qiáng)度試驗方法

      MT/T 593.5 人工凍土物理力學(xué)性能試驗 第5部分：人工凍土三軸壓縮強(qiáng)度試驗方法

3 術(shù)語和定義

      下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

      人工凍土三軸蠕變  artificial frozen soil tri-axial Creep

      人工凍土在三向壓縮應(yīng)力不變，且軸向應(yīng)力大于圍壓應(yīng)力條件下，其變形隨時間延長而改變的性質(zhì)。

4 試驗用儀器、設(shè)備

4.1  低溫三軸蠕變試驗儀（如圖1所示）：最大軸向荷載200 kN，圍壓6 MPa（適用于土層埋深小于300 m）、12 MPa（適用于土層埋深小于700 m）及20 MPa（適用于土層埋深小于1200 m），波動度不超過10kPa。

4.2  應(yīng)力及變形測試元件：壓力傳感器（量程0 kN～200 kN,精度1%）；位移傳感器（軸向量程0 mm～50 mm，精度1 %；徑向量程0 mm～25 mm，精度1 %）；數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)等。

4.3  溫度傳感器：量程-40℃～+40℃，精度0.2℃。

4.4  冷卻及溫控設(shè)備等。

4.5  試驗用含水率、密度測試裝置。

1-油缸 2-制冷系統(tǒng) 3-液壓系統(tǒng) 4-支座 5-圍壓量測裝置 6-體變量測裝置 7-軸壓加載油路8-圍壓加載油路 9-軸向位移傳感器 10-軸向加載活塞 11-溫度傳感器 12-試樣 13-保溫層 14-軸向壓力傳感器

圖1 低溫三軸蠕變試驗儀

5 試樣

5.1  采用凍結(jié)原狀土試樣或凍結(jié)重塑土試樣，其制備方法按MT/T 593.1中6.2.2和6.2.3的規(guī)定進(jìn)行。

5.2  試樣規(guī)格應(yīng)與MT/T 593.4所采用的試樣規(guī)格一致。

5.3  試樣數(shù)量：5個（多試樣三軸蠕變）或2個（單試樣分級加載三軸蠕變），其中一個試樣用于進(jìn)行三軸剪切強(qiáng)度試驗。

6 基本要求

6.1  試驗應(yīng)在規(guī)定的試驗溫度中進(jìn)行。

6.2  溫度波動度小于等于±0.2℃。

6.3  只有一種試驗溫度時，應(yīng)選擇-10℃。若有多種試驗溫度時，其中應(yīng)有-10℃。如果有特殊要求，可另選試驗溫度。

6.4  試驗前各試驗用儀器、設(shè)備應(yīng)校正合格。

7 試驗步驟

7.1  多試樣分別加載三軸壓縮蠕變試驗

7.1.1  核實試樣的來源、編號、密度、含水率和溫度等，并填入附錄A表內(nèi)，檢查試驗用儀器、設(shè)備及測試系統(tǒng)等。

7.1.2  測量試樣尺寸，對凍結(jié)后變形的試樣按規(guī)定要求進(jìn)行修正，同時稱重并記錄。

7.1.3  按MT/T593.5中7.1的規(guī)定，用一個試樣試驗得到瞬時三軸剪切強(qiáng)度。

7.1.4  確定合適的蠕變加載系數(shù)ki，并根據(jù)瞬時三軸剪切試驗結(jié)果計算出所需軸向荷載和圍壓，填入附錄A表內(nèi)。

7.1.5  在試樣外套一層乳膠膜，以防含水率變化，將試樣裝在三軸蠕變試驗儀的上下加壓頭之間，。安裝并連接好壓力量測系統(tǒng)、位移量測系統(tǒng)。

7.1.6  施加圍壓，使試樣在規(guī)定圍壓下固結(jié)穩(wěn)定。

7.1.7  在恒定圍壓下給試樣迅速加載至所需荷載或應(yīng)力值，同時記錄時間、變形等，并將其數(shù)據(jù)填入附錄A表內(nèi)，試驗過程中試樣所受應(yīng)力保持穩(wěn)定，波動度不超過±10kPa。

7.1.8  當(dāng)試樣變形已穩(wěn)定（，Ⅰ類蠕變）24h以上或已破壞（Ⅱ類蠕變）時，測試結(jié)束。將結(jié)束時的時間和變形記入附錄A表內(nèi)。

7.1.9  卸去荷載，取出試樣，描述其破壞情況，填入附錄A表內(nèi)。

7.1.10  若需獲得蠕變曲線簇，可根據(jù)需要確定幾個不同的蠕變加載系數(shù)ki，一般ki按0.3、0.4、0.5、0.7取值。重復(fù)7.1.1、7.1.2和7.1.4～7.1.9規(guī)定的步驟。

7.2  單試樣分級加載三軸壓縮蠕變試驗

7.2.1  確定各級蠕變加載系數(shù)ki，一般ki按0.3、0.4、0.5、0.7取值。

7.2.2  取最小的一級蠕變加載系數(shù)，按7.1.1～7.1.7規(guī)定各步驟進(jìn)行。

7.2.3  測定進(jìn)行到變形已穩(wěn)定（，Ⅰ類蠕變）或變形速率趨于常數(shù)（，Ⅱ類蠕變）24h以上（不超過48h），一級蠕變結(jié)束。

7.2.4  依次取不同的蠕變加載系數(shù)ki，計算出所需荷載值，重復(fù)7.1.7和7.2.3規(guī)定的步驟。

7.2.5  當(dāng)某一級的測試進(jìn)入第三階段時，不能再進(jìn)行下一級的加載，可將此級蠕變進(jìn)行到試樣破壞為止。

7.2.6  按7.1.9規(guī)定的步驟進(jìn)行。

8 計算與繪圖

8.1  應(yīng)變計算

8.1.1  軸向應(yīng)變計算

ε₁ = Δh/h₀  ………………………………………………………………（1）

ε_1c = ε₁ - ε_e    ……………………………………………………………（2）

      式中：

      ε₁——試樣軸向總應(yīng)變，從對應(yīng)于蠕變開始時計算；

      Δh——試樣軸向變形量，單位為毫米（mm）；

      h₀——試驗前試樣軸向長度，單位為毫米（mm）；

      ε_1c——試樣軸向蠕變應(yīng)變；

      ε_e——彈性應(yīng)變（加載過程中瞬時應(yīng)變）。

8.1.2  徑向應(yīng)變計算

ε₃ = ΔD/D₀      ……………………………………………………………（3）

ε_3c = ε₃ - ε_3e    ……………………………………………………………（4）

      式中：

      ε₃——試樣總平均徑向應(yīng)變；

      ΔD——試樣徑向總平均變化量，單位為毫米（mm）；

      D₀——試驗前試樣平均直徑，單位為毫米（mm）；

      ε_3c——試樣平均徑向蠕變應(yīng)變（從對應(yīng)的軸向蠕變應(yīng)變開始時刻計）；

      ε_3e——試樣加恒定蠕變應(yīng)力后平均瞬時徑向應(yīng)變（與對應(yīng)的瞬時軸向應(yīng)變時間段一致）。

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