TDMT593-7型低溫三軸蠕變?cè)囼?yàn)儀-使用說明書
一、產(chǎn)品概述
TDMT593-7型低溫三軸蠕變?cè)囼?yàn)儀由河北天棋星子檢測(cè)設(shè)備有限公司依據(jù)MT/T593.7—2011《人工凍土物理力學(xué)性能試驗(yàn)第7部分：人工凍土三軸蠕變?cè)囼?yàn)方法》開發(fā)研制，同時(shí)兼容公路、鐵路、核電、水電等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)要求。本設(shè)備為工程單位、高校及科研院所開展凍土三軸蠕變性能研究提供高精度測(cè)試支持，適用于軸對(duì)稱三向剪切應(yīng)力條件下凍結(jié)原狀土及重塑土蠕變性能的測(cè)試、計(jì)算與繪圖。
二、適用范圍
本試驗(yàn)儀主要用于軸對(duì)稱三向剪切應(yīng)力條件下凍結(jié)原狀土及重塑土的多試樣/單試樣三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，涵蓋試驗(yàn)儀器配置、試樣制備、試驗(yàn)步驟及結(jié)果計(jì)算與繪圖，符合MT/T593.7—2011標(biāo)準(zhǔn)要求。
三、規(guī)范性引用文件
MT/T 593.1《人工凍土物理力學(xué)性能試驗(yàn)第1部分：人工凍土試驗(yàn)取樣及試樣制備方法》
MT/T 593.4《人工凍土物理力學(xué)性能試驗(yàn)第4部分：人工凍土單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法》
MT/T 593.5《人工凍土物理力學(xué)性能試驗(yàn)第5部分：人工凍土三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)方法》
四、術(shù)語和定義
4.1人工凍土三軸蠕變
人工凍土在三向壓縮應(yīng)力不變（軸向應(yīng)力＞圍壓應(yīng)力）條件下，變形隨時(shí)間延長(zhǎng)而變化的性質(zhì)。
五、設(shè)備結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)
5.1主機(jī)系統(tǒng)（低溫三軸蠕變?cè)囼?yàn)儀）
型號(hào)：TDMT593-7型低溫三軸蠕變?cè)囼?yàn)儀（結(jié)構(gòu)見圖1）
最大軸向荷載：200kN
圍壓范圍：
6MPa（適用于土層埋深＜300m）；
12MPa（適用于土層埋深＜700m）；
20MPa（適用于土層埋深＜1200m）；
圍壓波動(dòng)度：≤±10kPa；
加載方式：伺服控制恒應(yīng)力加載（軸向/圍壓獨(dú)立控制）；
控制方式：計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制（含手動(dòng)應(yīng)急模式）；
主要部件（見圖1）：
1-油缸；2-制冷系統(tǒng)；3-液壓系統(tǒng)；4-支座；5-圍壓量測(cè)裝置；6-體變量測(cè)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。
5.2應(yīng)力及變形測(cè)試元件
壓力傳感器：量程0~200kN（軸向）/0~20MPa（圍壓），精度±1%（F.S.），輸出信號(hào)4~20mA/RS485；
位移傳感器：
軸向量程：0~50mm，精度±1%（F.S.），分辨率0.001mm；
徑向量程：0~25mm，精度±1%（F.S.），分辨率0.001mm；
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：采樣頻率≥10Hz，支持實(shí)時(shí)存儲(chǔ)軸向力、圍壓、位移、溫度、體積變化等數(shù)據(jù)，兼容Excel/Origin格式導(dǎo)出。
5.3溫度傳感器
量程：-40℃~+40℃；
精度：±0.2℃（恒溫控制時(shí)溫度波動(dòng)≤±0.2℃）；
布置：試樣中心及環(huán)境溫度雙通道監(jiān)測(cè)（可選配多探頭分布式測(cè)溫）。
5.4冷卻及溫控設(shè)備
制冷方式：壓縮機(jī)制冷+液氮輔助（可選）；
控溫范圍：-40℃~+40℃（連續(xù)可調(diào)）；
控溫精度：±0.2℃（穩(wěn)態(tài)時(shí)）；
降溫速率：≥2℃/min（空載，-40℃目標(biāo)）；
保溫時(shí)長(zhǎng)：≥72h（恒溫-10℃，無外部干擾）。
5.5輔助設(shè)備
含水率/密度測(cè)試裝置：配套電子天平（精度0.01g）、環(huán)刀（體積500cm3）、烘箱（105℃±2℃）等，符合MT/T593.1要求；
試樣密封組件：乳膠膜（防含水率變化）、O型圈（增強(qiáng)密封性）。
六、試樣要求
6.1試樣類型
凍結(jié)原狀土試樣：按MT/T593.1中6.2.2規(guī)定取樣及制備；
凍結(jié)重塑土試樣：按MT/T593.1中6.2.3規(guī)定制備。
6.2試樣規(guī)格
與MT/T593.4規(guī)定的單軸抗壓強(qiáng)度試樣一致（推薦尺寸：φ50mm×100mm圓柱體，允許偏差±0.5mm）。
6.3試樣數(shù)量
多試樣三軸蠕變?cè)囼?yàn)：同一土層5個(gè)（含1個(gè)瞬時(shí)三軸剪切強(qiáng)度試樣）；
單試樣分級(jí)加載試驗(yàn)：同一土層2個(gè)（含1個(gè)瞬時(shí)三軸剪切強(qiáng)度試樣）。
七、試驗(yàn)基本要求
1.試驗(yàn)溫度：優(yōu)先選擇-10℃；多溫度試驗(yàn)時(shí)需包含-10℃；特殊需求可按需設(shè)定（如-5℃、-20℃等）。
2.溫度穩(wěn)定性：試驗(yàn)過程中溫度波動(dòng)≤±0.2℃。
3.設(shè)備校準(zhǔn)：試驗(yàn)前需對(duì)軸向/圍壓傳感器、位移傳感器、溫度傳感器等進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)，確保精度符合要求。
八、試驗(yàn)步驟
8.1多試樣分別加載三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)
1.試樣核查與記錄：核對(duì)試樣來源、編號(hào)、密度、含水率、溫度等信息（填入附錄A表），檢查設(shè)備及測(cè)試系統(tǒng)狀態(tài)。
2.尺寸測(cè)量與修正：測(cè)量試樣高度h0）、直徑（D0），稱重；若凍結(jié)后變形，按MT/T593.1中5.2.2修正尺寸并記錄。
3.瞬時(shí)三軸剪切強(qiáng)度測(cè)試：取1個(gè)試樣按MT/T593.5中7.1進(jìn)行試驗(yàn)，獲取瞬時(shí)三軸剪切強(qiáng)度。
4.加載參數(shù)計(jì)算：根據(jù)目標(biāo)蠕變加載系數(shù)（ki=0.3、0.4、0.5、0.7），計(jì)算所需軸向荷載及圍壓（按實(shí)際土層埋深選擇6/12/20MPa）。
5.試樣安裝：試樣外套乳膠膜防失水，置于三軸儀上下加壓頭間，連接壓力、位移、體積量測(cè)系統(tǒng)；安裝保溫層（13）確保溫度均勻。
6.圍壓固結(jié)：施加圍壓并穩(wěn)壓，待試樣固結(jié)穩(wěn)定（體積變化率≤0.001mL/h）。
7.軸向加載與監(jiān)測(cè)：在恒定圍壓下迅速加載至目標(biāo)軸向應(yīng)力（波動(dòng)≤±10kPa），記錄初始彈性應(yīng)變（e）及時(shí)間（t0）；持續(xù)監(jiān)測(cè)軸向/徑向變形（Delta h、Delta D），直至滿足終止條件：
I類蠕變：d/dtleq 0.0005h^{-1}且穩(wěn)定24h以上；
II類蠕變：變形趨于破壞（d^2/dt^2>0）。
8.卸載與記錄：卸荷后取出試樣，描述破壞形態(tài)（如鼓脹、剪切面貫通等），填入附錄A表。
9.多曲線簇試驗(yàn)：如需不同ki下的蠕變曲線，重復(fù)步驟1~8（ki推薦0.3、0.4、0.5、0.7）。
8.2單試樣分級(jí)加載三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)
1.加載方案設(shè)計(jì)：確定分級(jí)ki（同8.1.4），從最小ki開始。
2.第一級(jí)加載：按8.1.1~8.1.7完成加載，監(jiān)測(cè)至：
I類蠕變：dε/dt≤ 0.0005h-1；
II類蠕變：d2ε/d2t≤ 0.0005h-2且持續(xù)24~48h。
3.后續(xù)分級(jí)加載：依次提高ki，重復(fù)加載（保持圍壓恒定），每級(jí)終止條件同第二級(jí)；若某級(jí)進(jìn)入加速蠕變階段，則停止加載并完成該級(jí)試驗(yàn)至破壞。
4.卸載與記錄：同8.1.8。
九、結(jié)果計(jì)算與繪圖
十、注意事項(xiàng)
1.試驗(yàn)前預(yù)熱設(shè)備30min，確保溫控系統(tǒng)穩(wěn)定；
2.試樣安裝時(shí)避免偏心加載，防止局部應(yīng)力集中；
3.長(zhǎng)期試驗(yàn)（>100h）需定期檢查傳感器零點(diǎn)漂移，必要時(shí)重新校準(zhǔn)；
4.試驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)清理加壓頭表面冰渣，涂抹防銹油保護(hù)；
5.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑建議設(shè)置為非系統(tǒng)盤，定期備份原始數(shù)據(jù)。
