MT593.4-200X人工冻土物理力学性能试验.doc

××/T ××××—××××
国家安全生产监督管理总局 发布
××××-××-××实施
××××-××-××发布
人工冻土物理力学性能试验
第4部分：人工冻土单轴抗压强度
试验方法
Artificial frozen soil physics mechanics performance test——
Part 4：Artificial frozen soil uniaxial compression
strength test method

（送审稿）

MT/T 593.4—200×
代替MT/T593.4-1996
MT
中华人民共和国煤炭行业标准
ICS73
P70
备案号：

1
MT/T 593.4—200×
目 次
前 言 II
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 试验用仪器、设备 1
5 试样 1
6 基本要求 1
7 试验步骤 2
8 结果计算 2
附　录　A（规范性附录）人工冻土单轴抗压强度试验表 4

I

前 言
MT/T593《人工冻土物理力学性能试验》分为八个部分：
——第1部分：人工冻土试验取样及试样制备方法；
——第2部分：土壤冻胀试验方法；
——第3部分：人工冻土静水压力下固结试验方法；
——第4部分：人工冻土单轴抗压强度试验方法；
——第5部分：人工冻土三轴剪切强度试验方法；
——第6部分：人工冻土单轴蠕变试验方法；
——第7部分：人工冻土三轴蠕变试验方法；
——第8部分：人工冻土抗折强度试验方法。
第1部分至第7部分是对MT/T593《人工冻土物理力学性能试验》的修订，第8部分是MT/T593《人工冻土物理力学性能试验》新增加部分。本部分为MT/T593的第4部分，是对MT/T593.4－1996《人工冻土物理力学性能试验 第4部分：人工冻土单轴抗压强度试验方法》的修订，本部分代替MT/T593.4－1996。
本部分与MT/T593.1－1996相比主要变化如下：
——修改了原版中“含水量”统一改成“含水率”（1996年版的4.4；本版的4.4）；
——修改了单轴抗压设备要求（1996年版的4.2；本版的4.2）；
——修改了试验的温度要求，统一为“温度波动度小于等于±0.2℃”（1996版的6.2；本版的6.2）；
——增加了单轴抗压强度试验过程中试样的保护（见7.1.3）；
——增加了在试验过程中数据采集时，对轴向变形值的界定（见7.1.5）；
——修改了单轴抗压强度破坏变形的界限值，将砂土与粘土都统一到变形的20%（1996版的7.1.6；本版的7.1.6）；
——修订原文中的“承载极限”为“达到破坏或轴向变形大于20%为止”（1996年版的7.2.2；本版的7.2.2）；
——将1996年版的提示性附录修改为规范性附录（1996年版的附录A;本版的附录A）。
本部分的附录A为规范性附录。
本部分由中国煤炭工业协会提出。
本部分由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。
本部分起草单位：煤炭科学研究总院建井研究分院、北京中煤矿山工程有限公司、中国矿业大学、安徽理工大学、济南瑞普机电技术有限公司。
本部分主要起草人：李长忠、刘晓敏、周金生、宁方波。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为：
——MT/T593.4－1996。

第4部分：人工冻土单轴抗压强度试验方法
1　 范围
MT/T 593的本部分规定了人工冻土单轴抗压强度试验所需的试验用仪器、设备，试样，基本要求，试验步骤和结果计算。
本部分适用于冻结原状土及重塑土等人工冻土无侧限抗压强度和对应的应力—应变关系的测试和计算。
2　 规范性引用文件
下列文件中的条款通过MT/T 593的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
MT/T 593.1 人工冻土物理力学性能试验 第1部分：人工冻土试验取样及试样制备方法
3　 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
抗压强度灵敏度 sensitivity of compression strength
冻结原状土抗压强度与冻结重塑土抗压强度之比值，用St表示。
4　 试验用仪器、设备
4.1 冻土压力仪：采用单轴应变速率控制式必须具备使试样轴向应变速率为1.0%/min和0.1%/min的加载条件；采用负荷增加速率控制式必须具备在0MPa/min～60MPa/min范围内恒定任一加载速率值。
4.2 应力及变形测试元件：压力传感器（量程0kN～100kN,精度1%）；位移传感器（轴向量程0mm～50mm，精度1%；径向量程0mm～25mm，精度1%）；百分表；数据自动采集系统。
4.3 温度传感器：量程-40℃～+40℃，精度0.2℃。
4.4 试验用含水率、密度测试装置。
5　 试样
5.1 采用冻结原状土试样和冻结重塑土试样，其制备方法按MT/T593.1中6.2.2和6.2.3的规定进行。
5.2 试样规格：φ61.8mm×150mm或φ50mm×100mm。
5.3 试样数量：每层土每个试验温度4个。
6　 基本要求
6.1 试验应在规定的试验温度中进行。
6.2 温度波动度小于等于±0.2℃。
6.3 只有一种试验温度时，应选择-10℃；若有多种试验温度时，其中应有-10℃；如果有特殊要求，可另选试验温度。
6.4 试验前各试验用仪器、设备应校正合格。
7　 试验步骤
7.1 应变速率控制加载方式下冻土瞬时单轴抗压强度试验
7.1.1 选择试样应变速率为1.0%/min，有特殊要求时按要求确定。
7.1.2 核实试样的来源、编号、密度、含水率，并填入附录A表内，检查试验用仪器、设备及测试系统等。
7.1.3 试验前将试样表面涂抹一薄层凡士林，防止水分流失。
7.1.4 把已准备好的试样同轴放在压力仪上下加压板之间，安装压力传感器、位移传感器。
7.1.5 按设定加载速率开动压力仪，同时测读轴向变形和力值。当轴向应变在3%之内时，每增加0.3%～0.5%（或轴向变形0.5mm）测读一次；超过3%时，每增加0.6%～1.0%（或轴向变形1mm）测读一次。
7.1.6 当力值达到峰值或稳定时，再继续增加3%～5%的应变值，即可停止试验；如果力值一直增加，则试验进行到轴向应变达到或大于20%为止。如果在刚性试验机上做应力-应变全过程试验，则一直进行到应力接近零为止。
7.1.7 停机卸载后取下试样，描述试样破坏后的状况，填入附录A表内。
7.1.8 对于冻结原状土试样的试验，若需测定抗压强度灵敏度时，可将冻结原状土在常温下解冻，105℃～110℃温度下烘干，按原状土密度及含水率制成相同规格的冻结重塑土试样，再按7.1.1～7.1.6 规定的步骤进行试验。
7.2 单轴负荷增加速率控制式下冻土瞬时单轴抗压强度试验
7.2.1 准备工作按7.1.2～7.1.4规定的步骤进行。
7.2.2 确定负荷增加速率，使试样在30s±5s内达到破坏或轴向变形大于20%为止。
7.2.3 开动压力仪按确定的负荷增加速率加载，同时测读轴向变形和力值。若用百分表测量变形，根据7.2.2确定的负荷增加速率选取测读间隔，至少应有5个以上有效读数。建议用数据自动采集系统测试。
7.2.4 按7.1.7～7.1.8规定的步骤进行。
8　 结果计算
8.1 应变计算
…………………………………………………………（1）
式中：
——轴向应变；
——轴向变形，单位为毫米（mm）；
——试验前试样高度，单位为毫米（mm）。
8.2 试样横截面积校正计算
……………………………………………………（2）
式中：
——校正后试样截面积，单位为平方毫米（mm2）；
——试验前试样截面积，单位为平方毫米（mm2）。
8.3 应力计算
……………………………………………………… （3）
式中：
——轴向应力，单位为兆帕（MPa）；
——轴向荷载，单位为牛顿（N）。
8.4 应力—应变曲线绘制
以轴向应力为纵坐标，轴向应变为横坐标，绘制应力—应变曲线。取最大轴向应力作为冻土单轴抗压强度。
8.5 抗压强度灵敏度计算
……………………………………………………（4）
式中：
——原状人工冻土瞬时单轴抗压强度，单位为兆帕（MPa）；
——重塑人工冻土瞬时单轴抗压强度，单位为兆帕（MPa）。
8.6 试验结果
单轴抗压强度以三个试样测量值的平均值作为试验结果，将计算结果填入附录A表内。当三个试样单轴抗压强度中的最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的15%时，该组试验应重做。

3
附　录　A
（规范性附录）
人工冻土单轴抗压强度试验表
试验前试样高度= mm
试验前试样直径= mm
试验前试样截面积= mm2
试样重量= g
试验前试样含水率= %
试验前试样密度= g/mm3
试验温度= ℃

试验后试样含水率= %
试验后试样密度= g/mm3
试验破坏情况：
轴向变形
mm
轴向应变
%
校正面积A
mm
轴向荷载F
N
轴向应力
MPa

工程名称： 试 验 者：
土样编号： 计 算 者：
试样编号： 校 核 者：
土样说明： 试验日期：