1 范圍

      MT/T 593的本部分規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、設備，試樣，基本要求，試驗步驟和結果計算。

      本部分適用于單向壓縮應力條件下凍結原狀土及重塑土蠕變性能的測試和計算。

2 規范性引用文件

      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（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據本部分達成協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 人工凍土物理力學性能試驗 第4部分：人工凍土單軸抗壓強度試驗方法

3 術語和定義

      下列術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

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

3.2

      衰減型蠕變（I類蠕變） attenuating creep

      當凍土所受應力較小時，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定蠕變階段；變形速率是常數為穩定蠕變階段；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  creep loading coefficient

      蠕變試驗中試樣所受應力與瞬時單軸抗壓強度的比值，用表示。

4 試驗用儀器、設備

4.1  單軸蠕變試驗儀：最大軸向壓力100 kN，精度1 %。 

4.2  應力及變形測試元件：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 %）；數據自動采集系統。

4.3  溫度傳感器：量程 -40℃～+40℃，精度0.2℃。

4.4  冷卻及溫控設備。

4.5  試驗用含水率、密度測試裝置。

5 試樣

5.1  采用凍結原狀土試樣或凍結重塑土試樣，其制備方法按MT/T 593.1中6.2.2和6.2.3的規定進行。

5.2  規格應與MT/T593.4所采用的試樣規格一致。

5.3  試樣數量：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  試驗應在規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，應選擇-10℃；若有多種試驗溫度時，其中應有-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、設備應校正合格。

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，檢查試驗設備、儀表及測試系統等。

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

7.1.3  按MT/T593.4中7.1規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并根據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。

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、位移量測系統。

7.1.6  啟動加載系統，給試樣迅速加載至所需荷載或應力值，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，可根據需要確定幾個不同的蠕變加載系數ki。重復7.1.1、7.1.2和7.1.4～7.1.8的步驟。蠕變加載系數k_i按0.3，0.4，0.5和0.7（或根據試驗需要選擇）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  根據需要確定各級加載的蠕變加載系數ki，取值同7.1.9的規定。

7.2.2  取最小一級蠕變加載系數，按7.1.1～7.1.6規定的步驟進行。

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

7.2.4  依次取不同的蠕變加載系數，計算出所需荷載值，重復本標準7.1.6和7.2.3規定的步驟。

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規定的步驟進行。

8　結果計算

8.1  應變計算

8.1.1  軸向應變計算

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

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

      式中：

      ε_h——軸向總應變；

      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——蠕變應變；

      ε_e——彈性應變（加載過程瞬時應變）。

8.1.2  徑向應變計算

ε_d = ΔD/D₀…………………………………………………………（3）

      式中：

      ε_d——徑向應變；

      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  應力、荷載計算

8.2.1  應力計算

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

      式中：

      σ_i——第i級加載時試樣所受應力，單位為兆帕（MPa）；

      k_i——第i級蠕變加載系數；

      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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