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蠕變試驗所需的試驗用儀器、設(shè)備，試樣，基本要求，試驗步驟和結(jié)果計算。

      本部分適用于單向壓縮應(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準。

3.1

      人工凍土單軸蠕變  artificial  frozen soil uniaxial creep

      人工凍土在無側(cè)向應(yīng)力時軸向壓應(yīng)力不變的條件下，其變形隨時間的延長而改變的性質(zhì)。

3.2

      衰減型蠕變（I類蠕變） attenuating creep

      當凍土所受應(yīng)力較小時，其變形速率逐漸減小并趨近于零。

3.3

      非衰減型蠕變（II類蠕變）  non-attenuating creep

      當凍土所受應(yīng)力大于某一確定值時，其變形速率由減小到恒定到增大，最后破壞。此類蠕變的過程一般可分為三個階段（瞬時變形除外）：變形速率逐漸減小為非穩(wěn)定蠕變階段；變形速率是常數(shù)為穩(wěn)定蠕變階段；變形速率逐漸增大到試驗破壞為加速蠕變階段。

3.4

      蠕變加載系數(shù)  creep loading coefficient

      蠕變試驗中試樣所受應(yīng)力與瞬時單軸抗壓強度的比值，用表示。

4 試驗用儀器、設(shè)備

4.1  單軸蠕變試驗儀：最大軸向壓力100 kN，精度1 %。 

4.2  應(yīng)力及變形測試元件：壓力傳感器（量程0 kN～100 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)。

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。

4.5  試驗用含水率、密度測試裝置。

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)定進行。

5.2  規(guī)格應(yīng)與MT/T593.4所采用的試樣規(guī)格一致。

5.3  試樣數(shù)量：一種土層5個（多試樣單軸蠕變試驗）或2個（單試樣分級加載單軸蠕變試驗），其中一個試樣用于進行瞬時單軸抗壓強度試驗。

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  多試樣單軸蠕變試驗

7.1.1  核實試樣的來源、編號、密度、含水率、溫度等，并填入附錄A表內(nèi)，檢查試驗設(shè)備、儀表及測試系統(tǒng)等。

7.1.2  測量試樣尺寸，對凍結(jié)后變形的試樣按MT/T593.1中5.2.2的規(guī)定進行修正，稱重并記錄。

7.1.3  按MT/T593.4中7.1規(guī)定用一個試樣試驗得到瞬時單軸抗壓強度。

7.1.4  確定合適的蠕變加載系數(shù)并根據(jù)瞬時單軸抗壓強度計算出逐級加載所需荷載，填入附錄A表內(nèi)。

7.1.5  在試樣外套一層塑料膜，以防含水率變化，將試樣裝在單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  啟動加載系統(tǒng)，給試樣迅速加載至所需荷載或應(yīng)力值，將此刻的變形值（彈性變形）進行記錄，并隨時記錄時間、變形值。試驗過程中試樣所受應(yīng)力宜保持恒定（其波動度不超過10kPa）。

7.1.7  當試樣變形已達穩(wěn)定（0.0005，I類蠕變）24h小時以上或趨于破壞（II類蠕變）時，測試結(jié)束。記下時間、變形終值。

7.1.8  卸去荷載，取出試樣，描述其破壞情況。

7.1.9  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。重復(fù)7.1.1、7.1.2和7.1.4～7.1.8的步驟。蠕變加載系數(shù)k_i按0.3，0.4，0.5和0.7（或根據(jù)試驗需要選擇）取值。對于需超過100h的蠕變試驗，ki按0.1，0.2，0.3和0.5取值。

7.2  單試樣分級加載單軸蠕變試驗

7.2.1  根據(jù)需要確定各級加載的蠕變加載系數(shù)ki，取值同7.1.9的規(guī)定。

7.2.2  取最小一級蠕變加載系數(shù)，按7.1.1～7.1.6規(guī)定的步驟進行。

7.2.3  測試進行到變形已達穩(wěn)定（0.0005，I類蠕變），或變形速率趨于常數(shù)（≤0.0005，II類蠕變）超過24h（但不超過48h）時，一級蠕變結(jié)束。

7.2.4  依次取不同的蠕變加載系數(shù)，計算出所需荷載值，重復(fù)本標準7.1.6和7.2.3規(guī)定的步驟。

7.2.5  當某一級的測試進入第三階段時，不能再進行下一步的加載，可將此級蠕變進行到試驗破壞為止。

7.2.6  按7.1.8規(guī)定的步驟進行。

8　結(jié)果計算

8.1  應(yīng)變計算

8.1.1  軸向應(yīng)變計算

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

ε_c = ε_h - ε_e ……………………………………………………………………（2）

      式中：

      ε_h——軸向總應(yīng)變；

      Δh——試樣軸向變形，單位為毫米（mm）；

      h₀——試驗前試樣高度，單位為毫米（mm）；

      ε_c——蠕變應(yīng)變；

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

8.1.2  徑向應(yīng)變計算

ε_d = ΔD/D₀…………………………………………………………（3）

      式中：

      ε_d——徑向應(yīng)變；

      ΔD——試樣直徑平均變化量，單位為毫米（mm）；

      D₀——試驗前試樣平均直徑，單位為毫米（mm）。

8.2  應(yīng)力、荷載計算

8.2.1  應(yīng)力計算

σ_i = k_iσ_b……………………………………………………………（4）

      式中：

      σ_i——第i級加載時試樣所受應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；

      k_i——第i級蠕變加載系數(shù)；

      σ_b——瞬時單軸抗壓強度，單位為兆帕（MPa）。

8.2.2  荷載計算

P_i = σ_iA_i ……………………………………………………………（5）

A_i = A_i-1/(1-ε_i-1) …………………………………………………………（6）

      式中：

      A_i——第級所加荷載值，單位為牛頓（N）；

      A_i-1——試樣在加第級荷載時的橫截面積，單位為平方毫米（mm²）。  

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