MTT 593.6-2011 人工冻土物理力学性能试验 第6部分人工冻土单轴蠕变试验方法(非正式版)

MT/T593.6—2011I目次前言.............................................................................II1范围................................................................................12规范性引用文件......................................................................13术语和定义..........................................................................14试验用仪器、设备....................................................................15试样................................................................................26基本要求............................................................................27试验步骤............................................................................28结果计算............................................................................2附录A（规范性附录）人工冻土单轴蠕变试验成果表.....................................5MT/T593.6—2011II前言MT/T593《人工冻土物理力学性能试验》分为八个部分：——第1部分：人工冻土试验取样及试样制备方法；——第2部分：土壤冻胀试验方法；——第3部分：人工冻土静水压力下固结试验方法；——第4部分：人工冻土单轴抗压强度试验方法；——第5部分：人工冻土三轴剪切强度试验方法；——第6部分：人工冻土单轴蠕变试验方法；——第7部分：人工冻土三轴蠕变试验方法；——第8部分：人工冻土抗折强度试验方法。第1部分至第7部分是对MT/T593《人工冻土物理力学性能试验》的修订，第8部分是MT/T593《人工冻土物理力学性能试验》新增加部分。本部分为MT/T593的第6部分，是对MT/T593.6－1996《人工冻土物理力学性能试验第6部分：人工冻土单轴蠕变试验方法》的修订，本部分代替MT/T593.6－1996。本部分与MT/T593.6－1996相比主要变化如下：——原标准中“含水量”统一修改成“含水率”（1996年版的4.5、7.1.1；本版的4.5、7.1.1）；——修订了单轴蠕变设备要求（1996年版的4.1、4.2；本版的4.1、4.2）；——增加了试验过程中对试块的保护措施（本版的7.1.5）；——增加了蠕变数学模型的定义（本版的8.3）；——修改了附录的性质将提示性附录更改为规范性附录（1996年版的附录A；本版的附录A）；——增加了蠕变曲线和蠕变模型的描述（见附录A）。本部分的附录A为规范性附录。本部分由中国煤炭工业协会提出。本部分由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。本部分起草单位：煤炭科学研究总院建井研究分院、北京中煤矿山工程有限公司、中国矿业大学、安徽理工大学、济南瑞普机电技术有限公司。本部分主要起草人：李长忠、刘晓敏、周金生、周华群。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：——MT/T593.6－1996。MT/T593.6—20111第6部分：人工冻土单轴蠕变试验方法1范围MT/T593的本部分规定了人工冻土多试样和单试样蠕变试验所需的试验用仪器、设备，试样，基本要求，试验步骤和结果计算。本部分适用于单向压缩应力条件下冻结原状土及重塑土蠕变性能的测试和计算。2规范性引用文件下列文件中的条款通过MT/T593的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的昀新版本。凡是不注日期的引用文件，其昀新版本适用于本部分。MT/T593.1人工冻土物理力学性能试验第1部分：人工冻土试验取样及试样制备方法MT/T593.4人工冻土物理力学性能试验第4部分：人工冻土单轴抗压强度试验方法3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1人工冻土单轴蠕变artificialfrozensoiluniaxialcreep人工冻土在无侧向应力时轴向压应力不变的条件下，其变形随时间的延长而改变的性质。3.2衰减型蠕变（I类蠕变）attenuatingcreep当冻土所受应力较小时，其变形速率逐渐减小并趋近于零。3.3非衰减型蠕变（II类蠕变）non-attenuatingcreep当冻土所受应力大于某一确定值时，其变形速率由减小到恒定到增大，昀后破坏。此类蠕变的过程一般可分为三个阶段（瞬时变形除外）：变形速率逐渐减小为非稳定蠕变阶段；变形速率是常数为稳定蠕变阶段；变形速率逐渐增大到试验破坏为加速蠕变阶段。3.4蠕变加载系数creeploadingcoefficient蠕变试验中试样所受应力与瞬时单轴抗压强度的比值，用ik表示。4试验用仪器、设备4.1单轴蠕变试验仪：昀大轴向压力100kN，精度1%。4.2应力及变形测试元件：压力传感器（量程0kN～100kN,精度1%）；位移传感器（轴向量程0mm～50mm，精度1%；径向量程0mm～25mm，精度1%）；数据自动采集系统。4.3温度传感器：量程-40℃～+40℃，精度0.2℃。4.4冷却及温控设备。4.5试验用含水率、密度测试装置。MT/T593.6—201125试样5.1采用冻结原状土试样或冻结重塑土试样，其制备方法按MT/T593.1中6.2.2和6.2.3的规定进行。5.2规格应与MT/T593.4所采用的试样规格一致。5.3试样数量：一种土层5个（多试样单轴蠕变试验）或2个（单试样分级加载单轴蠕变试验），其中一个试样用于进行瞬时单轴抗压强度试验。6基本要求6.1试验应在规定的试验温度中进行。6.2温度波动度小于等于±0.2℃。6.3只有一种试验温度时，应选择-10℃；若有多种试验温度时，其中应有-10℃；如果有特殊要求，可另选试验温度。6.4试验前各试验用仪器、设备应校正合格。7试验步骤7.1多试样单轴蠕变试验7.1.1核实试样的来源、编号、密度、含水率、温度等，并填入附录A表内，检查试验设备、仪表及测试系统等。7.1.2测量试样尺寸，对冻结后变形的试样按MT/T593.1中5.2.2的规定进行修正，称重并记录。7.1.3按MT/T593.4中7.1规定用一个试样试验得到瞬时单轴抗压强度。7.1.4确定合适的蠕变加载系数并根据瞬时单轴抗压强度计算出逐级加载所需荷载，填入附录A表内。7.1.5在试样外套一层塑料膜，以防含水率变化，将试样装在单轴蠕变试验仪的上下加压头之间，。安装并连接好压力量测系统、位移量测系统。7.1.6启动加载系统，给试样迅速加载至所需荷载或应力值，将此刻的变形值（弹性变形）进行记录，并随时记录时间、变形值。试验过程中试样所受应力宜保持恒定（其波动度不超过10kPa）。7.1.7当试样变形已达稳定（dtd/0.00051h，I类蠕变）24h小时以上或趋于破坏（II类蠕变）时，测试结束。记下时间、变形终值。7.1.8卸去荷载，取出试样，描述其破坏情况。7.1.9若需获得蠕变曲线簇，可根据需要确定几个不同的蠕变加载系数ki。重复7.1.1、7.1.2和7.1.4～7.1.8的步骤。蠕变加载系数ki按0.3，0.4，0.5和0.7（或根据试验需要选择）取值。对于需超过100h的蠕变试验，ki按0.1，0.2，0.3和0.5取值。7.2单试样分级加载单轴蠕变试验7.2.1根据需要确定各级加载的蠕变加载系数ki，取值同7.1.9的规定。7.2.2取昀小一级蠕变加载系数，按7.1.1～7.1.6规定的步骤进行。7.2.3测试进行到变形已达稳定（dtd/0.00051h，I类蠕变），或变形速率趋于常数（22/dtd≤0.00052h，II类蠕变）超过24h（但不超过48h）时，一级蠕变结束。7.2.4依次取不同的蠕变加载系数，计算出所需荷载值，重复本标准7.1.6和7.2.3规定的步骤。7.2.5当某一级的测试进入第三阶段时，不能再进行下一步的加载，可将此级蠕变进行到试验破坏为止。7.2.6按7.1.8规定的步骤进行。8结果计算MT/T593.6—201138.1应变计算8.1.1轴向应变计算0/hhh……………………………………………………………………(1)ehc…………………………………………………………………（2）式中：h——轴向总应变；h——试样轴向变形，单位为毫米（mm）；0h——试验前试样高度，单位为毫米（mm）；c——蠕变应变；e——弹性应变（加载过程瞬时应变）。8.1.2径向应变计算0/DDd…………………………………………………………（3）式中：d——径向应变；D——试样直径平均变化量，单位为毫米（mm）；0D——试验前试样平均直径，单位为毫米（mm）。8.2应力、荷载计算8.2.1应力计算biik……………………………………………………………（4）式中：i——第i级加载时试样所受应力，单位为兆帕（MPa）；ik——第i级蠕变加载系数；b——瞬时单轴抗压强度，单位为兆帕（MPa）。8.2.2荷载计算iiiAP……………………………………………………………（5）111iiiAA…………………………………………………………（6）式中：MT/T593.6—20114iP—第i级所加荷载值，单位为牛顿（N）；iA—试样在加i第级荷载时的横截面积，单位为平方毫米（mm2）。8.3单轴蠕变数学模型及蠕变参数根据试验数据建立相应的蠕变数学模型：),,(tTfic……………………………………………………（7）宜采用下列函数描述蠕变数学模型:cBDctTA)1(0……………………………………………（8）式中：T—试验温度，单位为摄氏度（℃）；——轴向恒应力，单位为兆帕（MPa）；t——蠕变时间，单位为小时（h）；0A、B、C、D——与试验温度、轴向恒应力、蠕变时间相关的参数。计算出对应的蠕变参数，绘制蠕变曲线，并对拟合效果进行描述。MT/T593.6—20115附录A（规范性附录）人工冻土单轴蠕变试验成果表试验前试样高度0h=mm试验前试样直径0D=mm试验前试样截面积0A=mm2试样重量G=g试验前试样含水率0w=%试验前试样密度0=g/mm3试验温度T=℃1.蠕变曲线：0481216202402468101214161820时间/h蠕变/%2.蠕变数学模型及参数：3.试验破坏情况描述：蠕变加载系数轴向应力MPa弹性变形mm变形始值mm变形终值mm起始时间终止时间工程名称：试验者：土样编号：计算者：试样编号：校核者：土样说明：试验日期：