MT T 593.5-1996 人工冻土物理力学性能试验.第5部分 人工冻土三轴剪切强度.试验方法.pdf

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1、MT/T 593. 51996 前言人工地层冻结(简称冻结法)在我国应用已有40年。煤炭行业经过十多年的人工冻土物理力学性能试验，已建立了较完善的冻土力学性能试验体系，其试验数据直接可靠地指导冻结设计和施工，并通过试验研究和与国际同行交流，形成了一套比较完善的人工冻土力学性能试验方法。北京建井研究所根据我国的基本国情和已有的试验方法，并参照国际地层冻结会议试验方法工作委员会所推荐大纲的内容，制定了本标准。本标准在MT/T593 人工冻土物理力学性能试验总标题下分为七个部分:第1部分(即MT/T 593. 1)，人工冻土试验取祥及试样制备方法第2部分(即MT/T 593.2)，土壤冻胀试验方法第

2、3部分(即MT/T 593.3)，人工冻土静水压力下固结试验方法第4部分(RPMT /T 593.4)，人工冻土单轴抗压强度试验方法第5部分(即MT/T 593.5)，人工冻土三轴剪切强度试验方法第6部分(即MT/T 593.6)，人工冻土单轴压缩蠕变试验方法第7部分即MT/1 593.7)，人工冻土三轴剪切蠕变试验方法本标准的附录A是提示的附录。本标准由煤炭工业部科技教育司提出.本标准由煤矿专用设备标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位z煤炭科学研究总院北京建井研究所。本标准主要起草人2李昆、张云利、陈湘生、徐兵壮、汪崇鲜。本标准由煤炭科学研究总院北京建井研究所负责解释。338 1 范围中

3、华标准人工冻土物理力学性能试验第5部分:人工冻土三轴剪切强度试验方法MT/T 593.5-1996 本标准规定了人工冻土多试样和单试样三铀剪切强度试验所需的仪器、设备、试样、试验步骤和结采访算。本标准适用于对负温原状土及负温重塑土三轴剪切强度参数测试和计算。2 引用标准下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨、使用下列标准最新版本的可能性。MT/T 593. 1 人工冻土物理力学性能试验第1部分s人工冻土试验取样及试样llitJ备方法MT/T 593.4 人工冻土物理力学性能试验第4部分g人工冻土单输

4、抗压强度试验方法3 定义本标准采用下列定义。三输剪切试验triaxial shear test 在不同的恒定围压即小主应力02=03)下施加轴向压应力(即主应力差OIT吨)进行剪切直至破坏的过程。4 仪器、设备4. 1 三轴剪切仪s必须具有0.05%/min，0.1%/min和l%/min三种轴向应变速率.围压6MPa(适用于土层埋深小于300m)或12MPa(适用于土层埋深小于700m对应轴压为24MPa和40MPa。4.2;应力及变形测试元件g量力环、测力仪、千分表、位移计等。4.3 温度计(国家二级标准以上)，测温仪(-40-40C，其精度为0.2级)。4.4 冷却及温控设备。4. 5

5、体变测量仪(体变测读分值为1mm)。4.6 含水量、密度测试装置等。5 试样5. 1 采用负温原状士试样和负温重塑土试样，其制备方法按MT/T593. 1之6.2. 2和6.2. 3的规定进行。5.2 试样数量:1个(单试样分级加载)或3-4个(多试样分别加载)0中华人民共和国煤炭工业部1996-12-03批准1997-10-01实施339 MT/T 593.5一19966 基本要求应符合MT/T593.4第6章的规定。7 试验步骤7.1 多试样三轴剪切试验7. 1. 1 核实试样的来源、编号、密度、含水量，并填入附录A(提示的附录)表内。7.1.2 根据试样所处层位的静水压力。.013H(单

6、位MPa).其中H为深度(单位m).确定出三级围压值，(0.013H-1) MPa、(0.013H)MPa和(0.013H+1) MPa.或(0.013H) MPa、(0.013H + 1) MPa 和(0.013H+2l MPa(当深度小于120m时)。7.1.3 施加第一级围压对试样进行团结，团结时间为46h。7. 1. 4 轴向应变速率取每分钟0.1%或每分钟1.0%(仅用于同人工冻土单轴抗压强度试验对比。7. 1. 5 启动兰轴剪切仪，当轴向活塞杆接触到上加压头时，对测量辅向荷载及变形的仪表调零。同时测记体变测量仪的数值。试验过程中国压波动度不得大于10kPao 7. 1. 6 试验开

7、始阶段，试样应变每增加0.3%0.4%测i己轴向荷载及变形各一次，当应变达3%以后，每增加0.6%0.7%各测记一次;体积变化由体变测量仪随时记录.如果试样特别硬脆或软弱，可酌情加密或减少测记的次数。7. 1- 7 当轴向应力不再增加时，继续加载到轴向应变增加3%5%.若量力环的量表读数无明显减少，试验直至轴向应变达到20%为止，记录荷载及变形终值。7.1.8 试验结束后卸去轴向荷载和国压，描述试样破坏后形状，测定试验后试样的含水量和密度。7.1.9 对其余几个试样，在不同围压下按本标准7.1.17.1.8规定的步骤进行。7.2单试佯分级加载三输剪切试验7.2.1 按本标准7.1.17.1.6

8、规定的步骤进行。7.2.2 当荷载值接近稳定(主应力差小于5kPa)或轴向应变达到弹性极限后刚出现屈服时，停止加载。记录荷载及轴向变形。? 2. 3 卸去轴向荷载，施加第二级围压，团结2030min之后按本标准7.1. 47. 1. 6和7.2.2规定的步骤进行。7.2.4 卸去轴向荷载，施加第三级围压，固结2030min之后按本标准7.1. 47. 1. 6和7.2. 2规定的步骤进行，最后一级围压下的剪切直至试样破坏为止。7. 2. 5 按本标准7.1.8条规定进行。8 计算、制图8. 1 试样团结后高度、面积及剪切时的输向应变、面积计算8. 1. 1 多试样三轴剪切试验za) 团结后的试

9、祥高度及面积hc = ho - Mlo A, = (V。一l!.V，)/h，式中:he一-固绪后试祥高度，mm，h，一一固结前试样高度，mm;l!.h，-固结后试样高度的变化量，mm;A一一团结后试样面积，mm23V。一一固结前试样体积，mm3;340 . ( 1 ) . ( 2 1 MT/T 593.5-1996 t.v, 固结后体积变化量，mdob) 剪切时的试样轴向应变及面积1 = t.h/h, . ( 3 ) A. = Aj(1一1). ( 4 ) 式中=民轴向应变，t.h-剪切过程中试样轴向变形，mm;A. 剪切过程中试祥截面积，mm2。8. 1. 2 单试样分级加载三轴剪切试验g8

10、.2.1 施加第一级囤压后试样高度和面积按式(1)、(2)计算，试验中的试样轴向应变和面积，按式(3)、(4)计算。8.1.2.2 施加第二级和第三级围压后的试样高度和面积。a) 施加第一级围压固结后，试样的高度和丽积作为第二级围压下的起始高度和面积，按式(1)、(2)计算。b) 施加第二级周压固结后，试样的高度和面积作为第三级圈压下的起始高度和面积，按式。)、(2)计算J8.2 主应力差(1-3)的计算式中:G1一轴向主应力，MPa;3 径向主应力罔压),MPa; Co-量力环率定系数，N/mm;A.试样剪切时的面积，mdgR 量力环读数，mmo8.3 试样体积变化量计算叫一句=Co.R/A

11、.t.v = t.L A，一(t.h，+ t.h) A , 式中t.v一一试样体积变化量，mm3;t.L 体变测量仪活塞杆位移量，mm;A.一体变测量仪缸体截面积，mm2;A，一一进入压力室轴向加压活塞杆的截面积，mm2。8.4 制图8.4. 1 绘制主应力差(叫一G3)与应变关系曲线。( 5 ) ( 6 ) 8.4.2 绘制应力莫尔圆，并作莫尔圆包络线。该包络线与各莫尔圆交点处切线的平均倾角为冻土的内摩擦角，这些切线在纵轴上的平均截距为粘聚力c。341 MT/T 593.5-1996 附录A提示的附录)人工冻土三轴剪切强度试验表试验后试样吉水量w=试验前试样高度ho=mm 试验后试样密度r=试验前试样直径Do=mm 试样破坏情况z试验前试样截面积AQ=mm 试样重量G=g 试验前试样吉水量wo=% 试验前试样富度=g/mm3 试验温度T= 围压=MPa 试验前试样体积Vo=mm 轴向应变速事v=轴向变形M m主工程名称=试样编号:土样说明:试验方法342 %/min 铀向荷载F N 试样体积变化llV 3 辅向应变试样实际面积e % 试验者g计算者g校核者g试验日期sA. m 试验室(章), % g/mm3 主应力差辅向主应力e吵一e MPa MPa