В данной статье цитируется: MT/T593 «Испытание физических и механических свойств искусственно замороженного грунта» Часть 2: Метод испытания на морозное пучение грунта

1. Область применения

Данная часть стандарта MT/T593 определяет испытательные приборы, оборудование, процедуры испытаний и расчет результатов для испытаний на морозное пучение искусственно промерзающего грунта.

Данная часть применяется для определения скорости и силы морозного пучения в искусственно промерзающем грунте.

2 Нормативные ссылки

Следующие документы, полностью или частично, являются нормативной ссылкой в этой части MT/T 593 и необходимы для ее применения. Для ссылок с указанием даты последующие поправки или изменения к любым из этих публикаций не применяются. Однако сторонам соглашений, основанных на этой части, рекомендуется изучить возможность применения самых последних изданий документов, указанных ниже. Для ссылок без указания даты применяется последнее издание соответствующего документа. MT/T 593.1 Физические и механические испытания искусственно замороженных грунтов — Часть 1: Методы отбора проб и подготовки образцов для испытаний искусственно замороженных грунтов

3. Термины и определения

Следующие термины и определения применяются к данному стандарту.

3.1 Коэффициент морозного пучения

Отношение увеличения продольной высоты образца к его первоначальной высоте после однонаправленного замерзания в условиях отсутствия боковой деформации и продольной нагрузки.

3.2 Давление при пучении грунта

Осевое усилие на единицу площади, создаваемое образцом после однонаправленного замораживания в условиях отсутствия боковой деформации, продольной нагрузки и ограничения (отсутствия деформации) верхней и нижней торцевых поверхностей.

3.3 Испытание на морозное пучение открытой системы

Испытание на морозное пучение проводится путем подачи источника воды постоянной температуры к одному концу образца и поддержания постоянной отрицательной температуры на другом конце.

3.4 Frost Heave Test of Closed System

A frost heave test is conducted where one end of the specimen is kept at a constant ambient temperature without an external water supply,while the other end is kept at a constant negative temperature.

4. Измерительные приборы и оборудование

4.1 Freeze-Heave Tester:Cold end temperature below-10℃,accuracy 0.2℃.

4.2 Stress and Deformation Testing Elements:Pressure sensor(range 0kN～100kN,accuracy 1%);displacement sensor(axial range 0mm~50mm,accuracy 1%;radial range 0mm～25mm,accuracy 1%),automatic data acquisition system.

4.3 Датчик температуры: диапазон от -40℃ до +40℃, точность 0,2℃.

4.4 Измерительные приборы: индикатор часового типа, секундомер, весы, таймер и т. д.

5. Основные требования

5.1 Образец

5.1.1 Технические характеристики: Цилиндрические образцы при комнатной температуре, φ (50 мм ~ 150 мм) × (25 мм ~ 75 мм), отношение высоты к диаметру 0,5.

5.1.2 Точность: Погрешность размеров менее 1,0%, погрешность параллельности обоих торцов не более 0,5 мм.

5.1.3 Подготовка: Выполнять согласно MT/T 593.1.

5.1.4 Количество: Не менее 3 образцов.

5.2 Температура окружающей среды для проведения испытаний: (20±2)℃ или исходная температура грунта образца почвы.

5.3 Все приборы и оборудование, используемые в испытаниях, должны быть откалиброваны и сертифицированы до начала испытаний.

6. Процедура тестирования

6.1 Отрегулируйте температуру холодной пластины в аппарате для испытания на морозное пучение до требуемой испытательной температуры с диапазоном колебаний ±0,2℃. Для испытаний на морозное пучение в открытой системе температуру источника воды с постоянной температурой следует отрегулировать до (20±2)℃ или исходной температуры грунта с диапазоном колебаний ±0,2℃.

6.2 Испытание на скорость пучения грунта при замерзании

6.2.1 Когда температура холодной пластины достигнет испытательной температуры, поместите образец в указанное положение в аппарате для измерения пучения грунта и установите и отрегулируйте измерительный прибор или датчик перемещения. Для открытых систем необходимо подключить источник воды с постоянной температурой.

6.2.2 Измерьте изменение высоты образца через 1 мин, 2 мин, 5 мин, 10 мин, 20 мин, 30 мин, 1 ч, 2 ч, 3 ч, 6 ч и 12 ч (измеряйте изменение высоты образца каждые 2 ч после 12 ч). Если это тест на замораживание-оттаивание в закрытой системе, продолжайте до тех пор, пока показания не останутся неизменными в течение 1 ч. Если это тест на замораживание-оттаивание в открытой системе, продолжайте до тех пор, пока изменение высоты образца не станет меньше или равно 0,02 мм в течение 2 ч, или пока оно не будет автоматически зарегистрировано системой сбора данных.

6.3 Испытание на морозное пучение

6.3.1 После того как холодная плита достигнет заданной испытательной температуры, образец устанавливают в предусмотренное положение в приборе для испытания на морозное пучение, затем монтируют и настраивают индикатор (измерительную шкалу) или датчик давления.

При использовании открытой системы необходимо подключить источник воды с постоянной температурой.

6.3.2 Когда образец после интервала в 2 часа больше не проявляет морозного пучения при заданном уровне нагрузки, считается, что образец достиг устойчивого состояния под этой нагрузкой. Допустимое морозное пучение не должно превышать 0,01 мм. Зафиксируйте приложенную балансировочную нагрузку либо обеспечьте её автоматическую регистрацию системой сбора данных.

7 Результаты расчетов

7.1 Расчет скорости вспучивания при замерзании

εfh=Δh/h0×100……………………………………………………（1）

Где:

εfh — скорость замораживания-оттаивания образца в момент времени t, %;

Δh — осевая деформация образца за интервал времени от 0 до t, в миллиметрах (мм); h0 — высота образца до испытания, в миллиметрах (мм).

7.2 Расчет силы пучения грунта при замерзании

σfh=F/A………………………………………………………… (2)

Где:

σfh — сила пучения образца при замерзании в момент времени t, в мегапаскалях (МПа);

F — осевая нагрузка образца в момент времени t, в ньютонах (Н);

А — Площадь поперечного сечения образца в момент времени t, в квадратных миллиметрах (мм²).

7.3 Постройте графики зависимости скорости пучения грунта от времени, а также зависимости силы пучения грунта от времени на основе результатов испытаний.

7.4 Для испытания скорости морозного пучения или испытания силы морозного пучения в качестве результата принимается среднее значение трех измеренных величин. Результаты вычислений вносятся в Приложение А или Приложение В. Если разница между максимальным и минимальным значениями скорости морозного пучения или силы морозного пучения трех образцов и медианным значением превышает 15% от медианного значения, испытание следует повторить.