TDMT593-6型人工冻土单轴蠕变试验机

一、产品概述

TDMT593-6型人工冻土单轴蠕变试验机由鬼谷子论坛资料库手机版依据MT/T593.6—2011《人工冻土物理力学性能试验》第6部分“人工冻土单轴蠕变试验方法”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单轴蠕变性能研究提供高精度测试支持，适用于冻结原状土及重塑土在单向压缩应力条件下的蠕变性能测试与计算。

二、适用范围

本试验机主要用于单向压缩应力条件下冻结原状土及重塑土的多试样/单试样蠕变试验，包括试验仪器配置、试样制备、试验步骤及结果计算，符合MT/T593.6—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》

四、术语和定义

4.1人工冻土单轴蠕变

人工冻土在无侧向应力、轴向压应力恒定的条件下，变形随时间延长而变化的性质。

4.2衰减型蠕变（I类蠕变）

冻土所受应力较小时，变形速率逐渐减小并趋近于零的蠕变类型。

4.3非衰减型蠕变（II类蠕变）

冻土所受应力大于某一临界值时，变形速率经历“减小→恒定→增大→破坏”三阶段的蠕变类型（瞬时变形除外）。

4.4蠕变加载系数（ki）

蠕变试验中试样所受应力与瞬时单轴抗压强度的比值。

五、设备参数与技术指标

5.1主机系统

型号：TDMT593-6型人工冻土单轴蠕变试验仪

最大轴向压力：100kN

力值精度：±1%（F.S.）

加载方式：伺服控制恒应力加载（应力波动度≤±10kPa）

试验空间：轴向行程0~50mm，径向可调范围适配试样直径（常规φ50mm×100mm试样）

控制方式：计算机全自动控制（含手动应急模式）

5.2应力及变形测试元件

压力传感器：量程0~100kN，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，支持实时存储应力、位移、温度数据，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。

六、试样要求

6.1试样类型

采用冻结原状土试样或冻结重塑土试样，制备方法按MT/T593.1中6.2.2（原状土）和6.2.3（重塑土）执行。

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

多试样单轴蠕变试验：同一土层5个（含1个瞬时抗压强度试样）；

单试样分级加载试验：同一土层2个（含1个瞬时抗压强度试样）。

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：试验前需对所有仪器（力传感器、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多试样单轴蠕变试验

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.瞬时抗压强度测试：取1个试样按MT/T593.4中7.1进行试验，获取瞬时单轴抗压强度（σb）。

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或0.1、0.2、0.3、0.5，依试验时长选择），计算每级荷载（Pi=σi·Ai，σi=ki·σb，Ai为试样横截面积）。

5.试样安装：试样外套塑料膜防失水，置于试验仪上下加压头间，连接压力、位移传感器及数据采集系统。

6.加载与监测：快速加载至目标应力（波动≤±10kPa），记录初始弹性应变（εe）及时间（t₀）；持续监测变形（Δh），直至满足终止条件：

I类蠕变：dε/dt≤0.0005h⁻¹且稳定24h以上；

II类蠕变：变形趋于破坏（d²ε/dt²>0）。

7.卸载与记录：卸荷后取出试样，描述破坏形态（如鼓胀、劈裂等）。

8.多曲线簇试验：如需不同ki下的蠕变曲线，重复步骤1~7（推荐ki按0.3、0.4、0.5、0.7或长期试验取0.1、0.2、0.3、0.5）。

8.2单试样分级加载单轴蠕变试验

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8.1.1~8.1.6完成加载，监测至：

I类蠕变：dε/dt≤0.0005h⁻¹；

II类蠕变：d²ε/dt²≤0.0005h⁻²且持续24~48h。

3.后续分级加载：依次提高ki，重复加载（保持应力恒定），每级终止条件同第二级；若某级进入加速蠕变阶段（d²ε/dt²>0.0005h⁻²），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

系统中自带嵌入式试验计算系统。可直接打印试验表格。

十、注意事项

1.试验前需预热设备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。

十一、附录A（规范性附录）

人工冻土单轴蠕变试验成果表（示例）