本文引用：MT/T593.6—2011《人工凍土物理力學(xué)性能試驗》第7部分：人工凍土三軸蠕變試驗方法
1范圍
MT/T593的本部分規(guī)定了人工凍土多試樣和單試樣三軸壓縮蠕變試驗用儀器、設(shè)備，試樣，基本要求，試驗步驟和計算與繪圖。
本部分適用于軸對稱三向剪切應(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(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/T593.1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/T593.4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(qiáng)度試驗方法
MT/T593.5人工凍土物理力學(xué)性能試驗第5部分：人工凍土三軸壓縮強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)。
3.1人工凍土三軸蠕變artificialfrozensoiltri-axialCreep
人工凍土在三向壓縮應(yīng)力不變，且軸向應(yīng)力大于圍壓應(yīng)力條件下，其變形隨時間延長而改變的性質(zhì)。
4試驗用儀器、設(shè)備
4.1低溫三軸蠕變試驗儀（如圖1所示）：最大軸向荷載200kN，圍壓6MPa（適用于土層埋深小于300m）、12MPa（適用于土層埋深小于700m）及20MPa（適用于土層埋深小于1200m），波動度不超過10kPa。
4.2應(yīng)力及變形測試元件：壓力傳感器（量程0kN～200kN,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)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)備等。
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低溫三軸蠕變試驗儀
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(jìn)行。
5.2試樣規(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：5個（多試樣三軸蠕變）或2個（單試樣分級加載三軸蠕變），其中一個試樣用于進(jìn)行三軸剪切強(qiáng)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(jìn)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多試樣分別加載三軸壓縮蠕變試驗
7.1.1核實試樣的來源、編號、密度、含水率和溫度等，并填入附錄A表內(nèi)，檢查試驗用儀器、設(shè)備及測試系統(tǒng)等。
7.1.2測量試樣尺寸，對凍結(jié)后變形的試樣按規(guī)定要求進(jìn)行修正，同時稱重并記錄。
7.1.3按MT/T593.5中7.1的規(guī)定，用一個試樣試驗得到瞬時三軸剪切強(qiáng)度。
7.1.4確定合適的蠕變加載系數(shù)ki，并根據(jù)瞬時三軸剪切試驗結(jié)果計算出所需軸向荷載和圍壓，填入附錄A表內(nèi)。
7.1.5在試樣外套一層乳膠膜，以防含水率變化，將試樣裝在三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施加圍壓，使試樣在規(guī)定圍壓下固結(jié)穩(wěn)定。
7.1.7在恒定圍壓下給試樣迅速加載至所需荷載或應(yīng)力值，同時記錄時間、變形等，并將其數(shù)據(jù)填入附錄A表內(nèi)，試驗過程中試樣所受應(yīng)力保持穩(wěn)定，波動度不超過±10kPa。
7.1.8當(dāng)試樣變形已穩(wěn)定（dε/dt≤0.0005h-1，Ⅰ類蠕變）24h以上或已破壞(Ⅱ類蠕變）時，測試結(jié)束。將結(jié)束時的時間和變形記入附錄A表內(nèi)。
7.1.9卸去荷載，取出試樣，描述其破壞情況，填入附錄A表內(nèi)。
7.1.10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，一般ki按0.3、0.4、0.5、0.7取值。重復(fù)7.1.1、7.1.2和7.1.4～7.1.9規(guī)定的步驟。
7.2單試樣分級加載三軸壓縮蠕變試驗
7.2.1確定各級蠕變加載系數(shù)ki，一般ki按0.3、0.4、0.5、0.7取值。
7.2.2取最小的一級蠕變加載系數(shù)，按7.1.1～7.1.7規(guī)定各步驟進(jìn)行。
7.2.3測定進(jìn)行到變形已穩(wěn)定（dε/dt≤0.0005h-1，Ⅰ類蠕變）或變形速率趨于常數(shù)（d2ε/dt2≤0.0005h-2，Ⅱ類蠕變）24h以上（不超過48h），一級蠕變結(jié)束。
7.2.4依次取不同的蠕變加載系數(shù)ki，計算出所需荷載值，重復(fù)7.1.7和7.2.3規(guī)定的步驟。
7.2.5當(dāng)某一級的測試進(jìn)入第三階段時，不能再進(jìn)行下一級的加載，可將此級蠕變進(jìn)行到試樣破壞為止。
7.2.6按7.1.9規(guī)定的步驟進(jìn)行。
8計算與繪圖
8.1應(yīng)變計算
8.1.1軸向應(yīng)變計算
ε1=Δh/h0………………………………………………………………（1）
ε1c=ε1-εe……………………………………………………………（2）
式中：
ε1—試樣軸向總應(yīng)變，從對應(yīng)于蠕變開始時計算；
Δh—試樣軸向變形量，單位為毫米（mm）；
h0—試驗前試樣軸向長度，單位為毫米（mm）；
ε1c—試樣軸向蠕變應(yīng)變；
εe—彈性應(yīng)變（加載過程中瞬時應(yīng)變）。
8.1.2徑向應(yīng)變計算
ε3=ΔD/D0……………………………………………………………（3）
ε3c=ε3-ε3e……………………………………………………………（4）
式中：
ε3—試樣總平均徑向應(yīng)變；
ΔD—試樣徑向總平均變化量，單位為毫米（mm）；
D0—試驗前試樣平均直徑，單位為毫米（mm）；
ε3c—試樣平均徑向蠕變應(yīng)變（從對應(yīng)的軸向蠕變應(yīng)變開始時刻計）；
ε3e—試樣加恒定蠕變應(yīng)力后平均瞬時徑向應(yīng)變（與對應(yīng)的瞬時軸向應(yīng)變時間段一致）。
8.1.3應(yīng)變強(qiáng)度計算
Yc=2（ε1c-ε3c）/3…………………………………………………（5）
式中：
Yc—應(yīng)變強(qiáng)度。
當(dāng)忽略試樣徑向蠕變應(yīng)變：
Yc=2ε1c/3…………………………………………………………（6）
8.2應(yīng)力計算
8.2.1應(yīng)力強(qiáng)度計算
τ=σ1-σ3………………………………………………………（7）
式中：
τ—應(yīng)力強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；
σ1—軸向主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；
σ3—徑向主應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）。
8.2.2應(yīng)力強(qiáng)度取值
τi=kiτb…………………………………………………………（8）
式中：
τi—第i級蠕變應(yīng)力強(qiáng)度取值，單位為兆帕（MPa）；
ki—加載系數(shù)；
τb—試樣瞬時應(yīng)力強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）。
8.3蠕變數(shù)學(xué)模型及繪圖
根據(jù)三軸壓縮蠕變數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的蠕變數(shù)學(xué)模型：
Yc=f(T,τ,t)……………………………………………………（9）
式中：
T—試驗溫度，單位為攝氏度(℃);
t—蠕變時間，單位為小時（h）。
采用冪函數(shù)描述人工凍土蠕變數(shù)學(xué)模型如下：
YcBtC…………………………………………………
式中：
A0—試驗確定的常數(shù)；
B—試驗確定的應(yīng)力影響無量綱常數(shù)；
C—試驗確定的時間影響無量綱常數(shù)；
D—試驗確定的溫度影響無量綱常數(shù)；
求出對應(yīng)的蠕變常數(shù)，繪出三軸壓縮蠕變曲線，填入附錄A表內(nèi)。
