TDMT593-7型低温三轴蠕变试验仪-使用说明书
一、产品概述
TDMT593-7型低温三轴蠕变试验仪由鬼谷子论坛资料库手机版依据MT/T593.7—2011《人工冻土物理力学性能试验第7部分：人工冻土三轴蠕变试验方法》开发研制，同时兼容公路、铁路、核电、水电等国家标准及行业标准的试验要求。本设备为工程单位、高校及科研院所开展冻土三轴蠕变性能研究提供高精度测试支持，适用于轴对称三向剪切应力条件下冻结原状土及重塑土蠕变性能的测试、计算与绘图。
二、适用范围
本试验仪主要用于轴对称三向剪切应力条件下冻结原状土及重塑土的多试样/单试样三轴压缩蠕变试验，涵盖试验仪器配置、试样制备、试验步骤及结果计算与绘图，符合MT/T593.7—2011标准要求。
三、规范性引用文件
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》
MT/T 593.4《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》
MT/T 593.5《人工冻土物理力学性能试验第5部分：人工冻土三轴压缩强度试验方法》
四、术语和定义
4.1人工冻土三轴蠕变
人工冻土在三向压缩应力不变（轴向应力＞围压应力）条件下，变形随时间延长而变化的性质。
五、设备结构与技术参数
5.1主机系统（低温三轴蠕变试验仪）
型号：TDMT593-7型低温三轴蠕变试验仪（结构见图1）
最大轴向荷载：200kN
围压范围：
6MPa（适用于土层埋深＜300m）；
12MPa（适用于土层埋深＜700m）；
20MPa（适用于土层埋深＜1200m）；
围压波动度：≤±10kPa；
加载方式：伺服控制恒应力加载（轴向/围压独立控制）；
控制方式：计算机全自动控制（含手动应急模式）；
主要部件（见图1）：
1-油缸；2-制冷系统；3-液压系统；4-支座；5-围压量测装置；6-体变量测装置；7-轴压加载油路；8-围压加载油路；9-轴向位移传感器；10-轴向加载活塞；11-温度传感器；12-试样；13-保温层；14-轴向压力传感器。
5.2应力及变形测试元件
压力传感器：量程0~200kN（轴向）/0~20MPa（围压），精度±1%（F.S.），输出信号4~20mA/RS485；
位移传感器：
轴向量程：0~50mm，精度±1%（F.S.），分辨率0.001mm；
径向量程：0~25mm，精度±1%（F.S.），分辨率0.001mm；
数据采集系统：采样频率≥10Hz，支持实时存储轴向力、围压、位移、温度、体积变化等数据，兼容Excel/Origin格式导出。
5.3温度传感器
量程：-40℃~+40℃；
精度：±0.2℃（恒温控制时温度波动≤±0.2℃）；
布置：试样中心及环境温度双通道监测（可选配多探头分布式测温）。
5.4冷却及温控设备
制冷方式：压缩机制冷+液氮辅助（可选）；
控温范围：-40℃~+40℃（连续可调）；
控温精度：±0.2℃（稳态时）；
降温速率：≥2℃/min（空载，-40℃目标）；
保温时长：≥72h（恒温-10℃，无外部干扰）。
5.5辅助设备
含水率/密度测试装置：配套电子天平（精度0.01g）、环刀（体积500cm³）、烘箱（105℃±2℃）等，符合MT/T593.1要求；
试样密封组件：乳胶膜（防含水率变化）、O型圈（增强密封性）。
六、试样要求
6.1试样类型
冻结原状土试样：按MT/T593.1中6.2.2规定取样及制备；
冻结重塑土试样：按MT/T593.1中6.2.3规定制备。
6.2试样规格
与MT/T593.4规定的单轴抗压强度试样一致（推荐尺寸：φ50mm×100mm圆柱体，允许偏差±0.5mm）。
6.3试样数量
多试样三轴蠕变试验：同一土层5个（含1个瞬时三轴剪切强度试样）；
单试样分级加载试验：同一土层2个（含1个瞬时三轴剪切强度试样）。
七、试验基本要求
1.试验温度：优先选择-10℃；多温度试验时需包含-10℃；特殊需求可按需设定（如-5℃、-20℃等）。
2.温度稳定性：试验过程中温度波动≤±0.2℃。
3.设备校准：试验前需对轴向/围压传感器、位移传感器、温度传感器等进行计量校准，确保精度符合要求。
八、试验步骤
8.1多试样分别加载三轴压缩蠕变试验
1.试样核查与记录：核对试样来源、编号、密度、含水率、温度等信息（填入附录A表），检查设备及测试系统状态。
2.尺寸测量与修正：测量试样高度h0）、直径（D0），称重；若冻结后变形，按MT/T593.1中5.2.2修正尺寸并记录。
3.瞬时三轴剪切强度测试：取1个试样按MT/T593.5中7.1进行试验，获取瞬时三轴剪切强度。
4.加载参数计算：根据目标蠕变加载系数（ki=0.3、0.4、0.5、0.7），计算所需轴向荷载及围压（按实际土层埋深选择6/12/20MPa）。
5.试样安装：试样外套乳胶膜防失水，置于三轴仪上下加压头间，连接压力、位移、体积量测系统；安装保温层（13）确保温度均匀。
6.围压固结：施加围压并稳压，待试样固结稳定（体积变化率≤0.001mL/h）。
7.轴向加载与监测：在恒定围压下迅速加载至目标轴向应力（波动≤±10kPa），记录初始弹性应变（e）及时间（t0）；持续监测轴向/径向变形（Delta h、Delta D），直至满足终止条件：
I类蠕变：d/dtleq 0.0005h^{-1}且稳定24h以上；
II类蠕变：变形趋于破坏（d^2/dt^2>0）。
8.卸载与记录：卸荷后取出试样，描述破坏形态（如鼓胀、剪切面贯通等），填入附录A表。
9.多曲线簇试验：如需不同ki下的蠕变曲线，重复步骤1~8（ki推荐0.3、0.4、0.5、0.7）。
8.2单试样分级加载三轴压缩蠕变试验
1.加载方案设计：确定分级ki（同8.1.4），从最小ki开始。
2.第一级加载：按8.1.1~8.1.7完成加载，监测至：
I类蠕变：dε/dt≤ 0.0005h-1；
II类蠕变：d²ε/d²t≤ 0.0005h-2且持续24~48h。
3.后续分级加载：依次提高ki，重复加载（保持围压恒定），每级终止条件同第二级；若某级进入加速蠕变阶段，则停止加载并完成该级试验至破坏。
4.卸载与记录：同8.1.8。
九、结果计算与绘图
十、注意事项
1.试验前预热设备30min，确保温控系统稳定；
2.试样安装时避免偏心加载，防止局部应力集中；
3.长期试验（>100h）需定期检查传感器零点漂移，必要时重新校准；
4.试验结束后及时清理加压头表面冰渣，涂抹防锈油保护；
5.数据存储路径建议设置为非系统盘，定期备份原始数据。
