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?cè)囼?yàn)用儀器、設(shè)備，試樣，基本要求，試驗(yàn)步驟和計(jì)算與繪圖。

      本部分適用于軸對(duì)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(cè)試和計(jì)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(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)性能試驗(yàn) 第1部分：人工凍土試驗(yàn)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(yàn) 第4部分：人工凍土單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法

      MT/T 593.5 人工凍土物理力學(xué)性能試驗(yàn) 第5部分：人工凍土三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)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(shí)間延長(zhǎng)而改變的性質(zhì)。

4 試驗(yàn)用儀器、設(shè)備

4.1  低溫三軸蠕變?cè)囼?yàn)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(dòng)度不超過10kPa。

4.2  應(yīng)力及變形測(cè)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(dòng)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(yàn)用含水率、密度測(cè)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(cè)裝置 6-體變量測(cè)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?cè)囼?yàn)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(gè)（多試樣三軸蠕變）或2個(gè)（單試樣分級(jí)加載三軸蠕變），其中一個(gè)試樣用于進(jìn)行三軸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。

6 基本要求

6.1  試驗(yàn)應(yīng)在規(guī)定的試驗(yàn)溫度中進(jìn)行。

6.2  溫度波動(dòng)度小于等于±0.2℃。

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

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

7 試驗(yàn)步驟

7.1  多試樣分別加載三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)

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

7.1.2  測(cè)量試樣尺寸，對(duì)凍結(jié)后變形的試樣按規(guī)定要求進(jìn)行修正，同時(shí)稱重并記錄。

7.1.3  按MT/T593.5中7.1的規(guī)定，用一個(gè)試樣試驗(yàn)得到瞬時(shí)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(shí)三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果計(jì)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?cè)囼?yàn)儀的上下加壓頭之間，。安裝并連接好壓力量測(cè)系統(tǒng)、位移量測(cè)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(shí)記錄時(shí)間、變形等，并將其數(shù)據(jù)填入附錄A表內(nèi)，試驗(yàn)過程中試樣所受應(yīng)力保持穩(wěn)定，波動(dòng)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(shí)，測(cè)試結(jié)束。將結(jié)束時(shí)的時(shí)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(gè)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(jí)加載三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)

7.2.1  確定各級(jí)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(jí)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(cè)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(jí)蠕變結(jié)束。

7.2.4  依次取不同的蠕變加載系數(shù)ki，計(jì)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(jí)的測(cè)試進(jìn)入第三階段時(shí)，不能再進(jìn)行下一級(jí)的加載，可將此級(jí)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(jì)算與繪圖

8.1  應(yīng)變計(jì)算

8.1.1  軸向應(yīng)變計(jì)算

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

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

      式中：

      ε₁——試樣軸向總應(yīng)變，從對(duì)應(yīng)于蠕變開始時(shí)計(jì)算；

      Δh——試樣軸向變形量，單位為毫米（mm）；

      h₀——試驗(yàn)前試樣軸向長(zhǎng)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(shí)應(yīng)變）。

8.1.2  徑向應(yīng)變計(jì)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(yàn)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(duì)應(yīng)的軸向蠕變應(yīng)變開始時(shí)刻計(jì)）；

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

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