《人工凍土物理力學性能試驗（第六部分）人工凍土單軸蠕變試驗方法》

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(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artificialfrozensoiluniaxialcreep

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）attenuatingcreep

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-attenuatingcreep

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(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力與瞬時單軸抗壓強度的比值，用表示。

ki

4試驗用儀器、設備

4.1單軸蠕變試驗儀：最大軸向壓力100kN，精度1%。

4.2應力及變形測試元件：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采用凍結原狀土試樣或凍結重塑土試樣，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(tǒng)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(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。

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(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結果計算

2

MT/T593.6—200×

8.1應變計算

8.1.1軸向應變計算

……………………(1)

hh/h0

…………………（2）

che

式中：

——軸向總應變；

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

——蠕變應變；

c

——彈性應變（加載過程瞬時應變）。

e

8.1.2徑向應變計算

…………（3）

dD/D0

式中：

——徑向應變；

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應力、荷載計算

8.2.1應力計算

……………（4）

ikib

式中：

——第i級加載時試樣所受應力，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、軸向恒應力、蠕變時間相關的參數(shù)。

A0BCD

計算出對應的蠕變參數(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