MT5935-200X人工凍土物理力學(xué)性能試驗知識分享

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。MT5935-200X人工凍土物理力學(xué)性能試驗國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布-實施-發(fā)布人工凍土物理力學(xué)性能試驗第5部分：人工凍土三軸剪切強度試驗方法ArtificialfrozensoilphysicsmechanicsperformancetestPart5：Artificialfrozensoiltri-axialsheartestmethod（送審稿）MT/T593.5200代替MT/T593.5-1996MT中華人民共和國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ICS73P70備案號：目次TOCfht前言、引言標(biāo)題,附錄標(biāo)

2、識,參考文獻、索引標(biāo)題,章標(biāo)題,附錄章標(biāo)題HYPERLINKl_Toc212279583前言PAGEREF_Toc212279583hIIHYPERLINKl_Toc2122795841范圍PAGEREF_Toc212279584h1HYPERLINKl_Toc2122795852規(guī)范性引用文件PAGEREF_Toc212279585h1HYPERLINKl_Toc2122795863術(shù)語和定義PAGEREF_Toc212279586h1HYPERLINKl_Toc2122795874試驗用儀器、設(shè)備PAGEREF_Toc212279587h1HYPERLINKl_Toc2122795885試

3、樣PAGEREF_Toc212279588h2HYPERLINKl_Toc2122795896基本要求PAGEREF_Toc212279589h2HYPERLINKl_Toc2122795907試驗步驟PAGEREF_Toc212279590h2HYPERLINKl_Toc2122795918計算、制圖PAGEREF_Toc212279591h3HYPERLINKl_Toc212279592附錄A（規(guī)范性附錄）人工凍土三軸剪切強度試驗表PAGEREF_Toc212279592h6前言MT/T593人工凍土物理力學(xué)性能試驗分為八個部分：第1部分：人工凍土試驗取樣及試樣制備方法；第2部分：土壤凍脹

4、試驗方法；第3部分：人工凍土靜水壓力下固結(jié)試驗方法；第4部分：人工凍土單軸抗壓強度試驗方法；第5部分：人工凍土三軸剪切強度試驗方法；第6部分：人工凍土單軸蠕變試驗方法；第7部分：人工凍土三軸蠕變試驗方法；第8部分：人工凍土抗折強度試驗方法。第1部分至第7部分是對MT/T593人工凍土物理力學(xué)性能試驗的修訂，第8部分是MT/T593人工凍土物理力學(xué)性能試驗新增加部分。本部分為MT/T593的第5部分，是對MT/T593.51996人工凍土物理力學(xué)性能試驗第5部分：人工凍土三軸剪切強度試驗方法的修訂，本部分代替MT/T593.51996。本部分與MT/T593.51996相比主要變化如下：修改了原

5、標(biāo)準(zhǔn)中“含水量”統(tǒng)一改成“含水率”（1996年版的4.6、7.1.1；本版的4.5、7.1.1）；修訂了三軸試驗設(shè)備要求（1996年版的4.1、4.2；本版的4.1、4.2）；增加了三軸剪切強度試驗中彈性模量和泊松比的算法（見8.4）；將原版的提示性附錄修改為規(guī)范性附錄（1996年版的附錄A；本版的附錄A）。本部分的附錄A為規(guī)范性附錄。本部分由中國煤炭工業(yè)協(xié)會提出。本部分由煤炭行業(yè)煤礦專用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。本部分起草單位：煤炭科學(xué)研究總院建井研究分院、北京中煤礦山工程有限公司、中國礦業(yè)大學(xué)、安徽理工大學(xué)、濟南瑞普機電技術(shù)有限公司。本部分主要起草人：李長忠、崔灝、汪仁和、李棟偉。本部分所

6、代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：MT/T593.51996。第5部分：人工凍土三軸剪切強度試驗方法范圍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。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/T593.1人工凍土物理力學(xué)性能

7、試驗第1部分：人工凍土試驗取樣及試樣制備方法MT/T593.3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/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度試驗方法術(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tri-axialsheartest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。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）或20MPa（適用于土層埋深小于1200m），波動

8、度不超過10kPa。4.2應(yīng)力及變形測試元件：壓力傳感器（量程0kN200kN,精度1%）；位移傳感器（軸向量程0mm50mm，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/T593.1中6.2.2和6.2.3的規(guī)定進行。5.

9、2試驗規(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：1個（單試樣分級加載）或34個（多試樣加載）?；疽?.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。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0.013H，其中H為試驗土層深度（單位m），確定出三級圍壓值：（0.013H-1）MPa、（0.013H）MPa和（0.01

10、3H+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7.17.7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

11、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7.1.17.1.8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7.1.17.1.6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7.1.47.1.6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7.1.47.1.

12、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。計算、制圖試樣固結(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：（1）（2）式中：固結(jié)后試樣高度，單位為毫米（mm）；固結(jié)前試樣高度，單位為毫米（mm）；固結(jié)后試樣高度的變化量，單位為毫米（mm）；固結(jié)后試樣截面積，單位為平方毫米（mm2）；固結(jié)前試樣體積，單位為立方毫米（mm3）；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：（3）（4）（5）式中：軸向應(yīng)變；剪切過程中試樣軸向變形，單位為毫米（mm）；試樣平均徑

13、向應(yīng)變；試樣徑向平均變化量，單位為毫米（mm）；試驗前試樣平均直徑，單位為毫米（mm）；剪切過程中試樣截面積，單位為平方毫米（mm2）。8.1.2單試樣分級加載三軸剪切試驗8.1.2.1施加第一級圍壓后試樣高度和面積按式（1）、（2）計算，試驗中的試樣軸向應(yīng)變和面積按式（3）、（5）計算。8.1.2.2按照步驟a和b進行試驗：a)施加第一級圍壓固結(jié)后，試樣的高度和面積作為第二級圍壓下的起始高度和面積，按式（1）、（2）計算；b）施加第二級圍壓固結(jié)后，試樣的高度和面積作為第三級圍壓下的起始高度和面積，按式（1）、（2）計算。試樣體積變化量計算（6）式中：試樣體積變化量，單位為立方毫米（mm3）；

14、體變測量儀活塞桿位移量，單位為毫米（mm）；體變測量儀缸體截面積，單位為平方毫米（mm2）；進入壓力室軸向加壓活塞桿的截面積，單位為平方毫米（mm2）。制圖8.3.1繪制主應(yīng)力差（）與應(yīng)變關(guān)系曲線。8.3.2繪制莫爾破損應(yīng)力圓，并作莫爾破損應(yīng)力圓包絡(luò)線。在直角坐標(biāo)上，以法向應(yīng)力為橫坐標(biāo)，剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)軸上以為圓心，為半徑（f注腳表示破壞應(yīng)力），在-應(yīng)力平面圖繪制莫爾破損應(yīng)力圓。各個不同圍壓下破損應(yīng)力圓的公切線，即為莫爾破損圓包絡(luò)線。彈性模量和泊松比計算8.4.1彈性模量計算（7）式中：彈性模量，單位為兆帕（MPa）；50的破壞應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；所對應(yīng)的應(yīng)變值，。8.4.2泊松比計算（8）式中：對應(yīng)主應(yīng)力差（）與應(yīng)變關(guān)系曲線直線段的軸向應(yīng)變；計算軸向應(yīng)變所對應(yīng)的試樣總平均徑向應(yīng)變。內(nèi)摩擦角和粘聚力計算莫爾破損應(yīng)力圓包線與縱坐標(biāo)的截距為粘聚力；此破損應(yīng)力圓包線與水平線的夾角為內(nèi)摩擦角。求出對應(yīng)的三軸剪切強度，填入附錄A表內(nèi)。（規(guī)范