MT/T 593.5-2011 人工凍土物理力學(xué)性能試驗(yàn) 第5部分:人工凍土三軸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法
- 發(fā)表時(shí)間:2022-10-05
- 來源:共立消防
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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(yàn)用儀器、設(shè)備,試樣,基本要求,試驗(yàn)步驟和計(jì)算、制圖。
本部分適用于對(duì)凍結(jié)原狀土及凍結(jié)重塑土三軸壓縮強(qiáng)度參數(shù)測(cè)試和計(jì)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(lì)根據(jù)本部分達(dá)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(yàn) 第1部分:人工凍土試驗(yàn)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(yàn) 第3部分:人工凍土靜水壓力下固結(jié)試驗(yàn)方法
MT/T 593.4 人工凍土物理力學(xué)性能試驗(yàn) 第4部分:人工凍土單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法
3 術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
3.1
三軸剪切試驗(yàn) 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(jìn)行剪切直至破壞過程。
4 試驗(yàn)用儀器、設(shè)備
4.1 三軸壓縮試驗(yàn)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(dòng)度不超過10 kPa。
4.2 應(yīng)力及變形測(cè)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(dòng)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(yàn)用含水率、密度測(cè)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(cè)裝置 6-體變量測(cè)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(yàn)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(jìn)行。
5.2 試驗(yàn)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(gè)(單試樣分級(jí)加載)或3~4個(gè)(多試樣加載)。
6 基本要求
6.1 試驗(yàn)應(yīng)在規(guī)定的試驗(yàn)溫度中進(jìn)行。
6.2 溫度波動(dòng)度小于等于±0.2℃。
6.3 只有一種試驗(yàn)溫度時(shí),應(yīng)選擇-10℃;若有多種試驗(yàn)溫度時(shí),其中應(yīng)有-10℃;如果有特殊要求,可另選試驗(yàn)溫度。
6.4 試驗(yàn)前各試驗(yàn)用儀器、設(shè)備應(yīng)校正合格。
7 試驗(yàn)步驟
7.1 多試樣三軸壓縮試驗(yàn)
7.1.1 核實(shí)試樣的來源、編號(hào)、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(yàn)土層深度(單位m),確定出三級(jí)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(shí))。
7.1.3 按MT/T593.3中7.1~7.7步驟進(jìn)行試樣固結(jié)。
7.1.4 軸向應(yīng)變速率取1%/min。
7.1.5 啟動(dòng)三軸試驗(yàn)儀,測(cè)讀體變測(cè)量儀的數(shù)值,試驗(yàn)過程中圍壓波動(dòng)度不大于±10kPa。
7.1.6 試驗(yàn)開始階段,試樣應(yīng)變每增加0.3%~0.4%測(cè)讀軸向荷載及變形各一次,當(dāng)應(yīng)變達(dá)3%以后,每增加0.6%~0.7%各測(cè)讀一次,體積變化由體變測(cè)量儀隨時(shí)記錄。如果試樣特別硬脆或軟弱,可增加或減少測(cè)讀的次數(shù)。
7.1.7 當(dāng)軸向應(yīng)力不再增加時(shí),繼續(xù)加載到軸向應(yīng)變?cè)黾?%~5%,若壓力傳感器讀數(shù)無明顯變化,試驗(yàn)直至軸向應(yīng)變達(dá)到20%為止,記錄荷載及變形終值。
7.1.8 試驗(yàn)結(jié)束后卸去軸向荷載和圍壓,描述試樣破壞后形狀,測(cè)定試驗(yàn)后試樣的含水率和密度。
7.1.9 對(duì)其余幾個(gè)試樣,在不同圍壓下按7.1.1~7.1.8規(guī)定的步驟進(jìn)行。
7.2 單試樣分級(jí)加載三軸剪切試驗(yàn)
7.2.1 按7.1.1~7.1.6規(guī)定的步驟進(jìn)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(dá)到彈性極限后剛出現(xiàn)屈服時(shí),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(jí)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(jìn)行。
7.2.4 卸去軸向荷載,施加第三級(jí)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(jìn)行,最后一級(jí)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(jìn)行。
8 計(jì)算、制圖
8.1 試樣固結(jié)后高度、面積及剪切時(shí)的軸向應(yīng)變、面積計(jì)算
8.1.1 多試樣三軸剪切試驗(yàn)
a)固結(jié)后的試樣高度及面積:
hc = h0 - Δhc ………………………………………………………(1)
Ac = (V0 - ΔVc)/hc……………………………… …………………(2)
式中:
hc——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);
Δhc——固結(jié)后試樣高度的變化量,單位為毫米(mm);
Ac——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);
ΔVc——固結(jié)后試樣體積變化量,單位為立方毫米(mm3)。
b)剪切時(shí)的試樣應(yīng)變及面積:
ε1 = Δh/hc ……………………………………………………………(3)
ε3 = ΔD/D0 ……………………………………………………………(4)
Aa = Ac/(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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