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試驗用儀器、設(shè)備，試樣，基本要求，試驗步驟和計算、制圖。

      本部分適用于對凍結(jié)原狀土及凍結(jié)重塑土三軸壓縮強度參數(shù)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/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 593.3 人工凍土物理力學(xué)性能試驗 第3部分：人工凍土靜水壓力下固結(jié)試驗方法

      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

      三軸剪切試驗 tri-axial shear test

      在不同的恒定圍壓（即小主應(yīng)力）下施加軸向壓應(yīng)力（主應(yīng)力差）進行剪切直至破壞過程。

4 試驗用儀器、設(shè)備

4.1  三軸壓縮試驗儀（如圖1所示）：變速率可調(diào)，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）或20 MPa（適用于土層埋深小于1200 m），波動度不超過10 kPa。

4.2  應(yīng)力及變形測試元件：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%）；數(shù)據(jù)自動采集系統(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。

4.5  試驗用含水率、密度測試裝置。

1-油缸 2-制冷系統(tǒng) 3-液壓系統(tǒng) 4-支座 5-圍壓量測裝置 6-體變量測裝置 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  低溫三軸壓縮試驗儀

5 試樣

5.1  采用凍結(jié)原狀土試樣和凍結(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  試驗規(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：1個（單試樣分級加載）或3～4個（多試樣加載）。

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  多試樣三軸壓縮試驗

7.1.1  核實試樣的來源、編號、密度、含水率，并填入附錄A表內(nèi)。

7.1.2  根據(jù)試樣所處層位的靜水壓力0.013 H，其中H為試驗土層深度（單位m），確定出三級圍壓值：（0.013 H-1）MPa、（0.013H）MPa和（0.013H+1）MPa，或（0.013H）MPa、（0.013H+1）MPa和（0.013H+2）MPa（當(dāng)深度小于120m時）。

7.1.3  按MT/T593.3中7.1~7.7步驟進行試樣固結(jié)。

7.1.4  軸向應(yīng)變速率取1％/min。

7.1.5  啟動三軸試驗儀，測讀體變測量儀的數(shù)值,試驗過程中圍壓波動度不大于±10kPa。

7.1.6  試驗開始階段，試樣應(yīng)變每增加0.3%～0.4%測讀軸向荷載及變形各一次，當(dāng)應(yīng)變達3%以后，每增加0.6%～0.7%各測讀一次，體積變化由體變測量儀隨時記錄。如果試樣特別硬脆或軟弱，可增加或減少測讀的次數(shù)。

7.1.7  當(dāng)軸向應(yīng)力不再增加時，繼續(xù)加載到軸向應(yīng)變增加3%～5%，若壓力傳感器讀數(shù)無明顯變化，試驗直至軸向應(yīng)變達到20%為止，記錄荷載及變形終值。

7.1.8  試驗結(jié)束后卸去軸向荷載和圍壓，描述試樣破壞后形狀，測定試驗后試樣的含水率和密度。

7.1.9  對其余幾個試樣，在不同圍壓下按7.1.1～7.1.8規(guī)定的步驟進行。

7.2  單試樣分級加載三軸剪切試驗

7.2.1  按7.1.1～7.1.6規(guī)定的步驟進行。

7.2.2  當(dāng)荷載值接近穩(wěn)定（主應(yīng)力差小于5kPa）或軸向應(yīng)變達到彈性極限后剛出現(xiàn)屈服時，停止加載。記錄荷載及軸向變形。

7.2.3  卸去軸向荷載，施加第二級圍壓，固結(jié)穩(wěn)定之后按7.1.4～7.1.6和7.2.2規(guī)定的步驟進行。

7.2.4  卸去軸向荷載，施加第三級圍壓，固結(jié)穩(wěn)定之后按7.1.4～7.1.6和7.2.2規(guī)定的步驟進行，最后一級圍壓下的剪切直至試樣破壞為止。

7.2.5  按7.1.8的規(guī)定進行。

8 計算、制圖

8.1 試樣固結(jié)后高度、面積及剪切時的軸向應(yīng)變、面積計算

8.1.1  多試樣三軸剪切試驗

      a）固結(jié)后的試樣高度及面積：

h_c = h₀ - Δh_c ………………………………………………………（1）

A_c = (V₀ - ΔV_c)/h_c……………………………… …………………（2）

      式中： 

      h_c——固結(jié)后試樣高度，單位為毫米（mm）；

      h₀——固結(jié)前試樣高度，單位為毫米（mm）；

      Δh_c——固結(jié)后試樣高度的變化量，單位為毫米（mm）；

      A_c——固結(jié)后試樣截面積，單位為平方毫米（mm²）；

      V₀——固結(jié)前試樣體積，單位為立方毫米（mm³）；

      ΔV_c——固結(jié)后試樣體積變化量，單位為立方毫米（mm³）。

      b）剪切時的試樣應(yīng)變及面積：

ε₁ = Δh/h_c ……………………………………………………………（3）

ε₃ = ΔD/D₀ ……………………………………………………………（4）

A_a = A_c/(1-ε₁)…………………………………………………………（5）

      式中：

      ε₁——軸向應(yīng)變；

      Δh——剪切過程中試樣軸向變形，單位為毫米（mm）；

      ε₃——試樣平均徑向應(yīng)變；

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