ICS73

P70

備案號：MT

中華人民共和國煤炭行業(yè)標準

MT/T593.6—200×

代替MT/T593.6-1996

人工凍土物理力學性能試驗

第6部分：人工凍土單軸蠕變

試驗方法

Artificialfrozensoilphysicsmechanicsperformancetest——

Part6：Artificialfrozensoiluniaxialcreeptestmethod

（送審稿）

××××-××-××發(fā)布××××-××-××實施

國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布

MT/T593.6—200×

II

MT/T593.6—200×

第6部分：人工凍土單軸蠕變試驗方法

1范圍

MT/T593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/T593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/T593.1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/T593.4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(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artificialfrozensoiluniaxialcreep

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）attenuatingcreep

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-attenuatingcreep

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)creeploadingcoefficient

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。

ki

4試驗用儀器、設(shè)備

4.1單軸蠕變試驗儀：最大軸向壓力100kN，精度1%。

4.2應(yīng)力及變形測試元件：壓力傳感器（量程0kN～100kN,精度1%）；位移傳感器（軸向量程0mm～50mm，

精度1%；徑向量程0mm～25mm，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。

1

MT/T593.6—200×

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/T593.1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（d/dt0.0005h1，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7.1.1、7.1.2和7.1.4～

7.1.8的步驟。蠕變加載系數(shù)ki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（d/dt0.0005h1，I類蠕變），或變形速率趨于常數(shù)（d2/dt2

≤0.0005h2，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

2

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8.1應(yīng)變計算

8.1.1軸向應(yīng)變計算

……………………(1)

hh/h0

…………………（2）

che

式中：

——軸向總應(yīng)變；

h

h——試樣軸向變形，單位為毫米（mm）；

——試驗前試樣高度，單位為毫米（mm）；

h0

——蠕變應(yīng)變；

c

——彈性應(yīng)變（加載過程瞬時應(yīng)變）。

e

8.1.2徑向應(yīng)變計算

…………（3）

dD/D0

式中：

——徑向應(yīng)變；

d

D——試樣直徑平均變化量，單位為毫米（mm）；

——試驗前試樣平均直徑，單位為毫米（mm）。

D0

8.2應(yīng)力、荷載計算

8.2.1應(yīng)力計算

……………（4）

ikib

式中：

——第i級加載時試樣所受應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；

i

——第i級蠕變加載系數(shù)；

ki

——瞬時單軸抗壓強度，單位為兆帕（MPa）。

b

8.2.2荷載計算

……………（5）

PiiAi

A

i1…………（6）

Ai

1i1

式中：

3

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—第級所加荷載值，單位為牛頓（N）；

Pii

—試樣在加第級荷載時的橫截面積，單位為平方毫米（mm2）。

Aii

8.3單軸蠕變數(shù)學模型及蠕變參數(shù)

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的蠕變數(shù)學模型：

……………………（7）

cf(T,i,t)

宜采用下列函數(shù)描述蠕變數(shù)學模型:

A

0Btc……………（8）

c(T1)D

式中：

T—試驗溫度，單位為攝氏度（℃）；

——軸向恒應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；

t——蠕變時間，單位為小時（h）；

、、、——與試驗溫度、軸向恒應(yīng)力、蠕變時間相關(guān)的參數(shù)。

A0BCD

計算出對應(yīng)的蠕變參數(shù)，繪制蠕變曲線，并對擬合效果進行描述。

4

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附錄A

（規(guī)范性附錄）

人工凍土單軸蠕變試驗成果表

1.蠕變曲線：

試驗前試樣高度=mm

h0

20

試驗前試樣直徑=mm18

D0

16

試驗前試樣截面積=mm214

A0

12

10

試樣重量G=g

蠕8

試驗前試樣含水率變

w0=%6

/

%

4

試驗前試樣密度3

0=g/mm2

0

04812162024

試