新型非飽和黃土拉壓試驗(yàn)儀的研制與應(yīng)用

尹思雨　王曉靜　汪凱凱　武少鵬

摘要：土體的抗拉強(qiáng)度是研究張拉破壞特性的理論基礎(chǔ)，目前室內(nèi)測(cè)試方法多樣但均存在一定局限性，因而較難準(zhǔn)確獲得土體真實(shí)的抗拉強(qiáng)度。對(duì)比分析了現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，將原有試驗(yàn)儀器按模塊進(jìn)行分塊對(duì)比并補(bǔ)足，研制出新型單軸拉壓儀和配套的制樣裝置，并根據(jù)自制儀器開展了臨潼地區(qū)Q2原狀黃土的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。結(jié)合黃土抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生機(jī)制，分析了非飽和黃土的破壞形態(tài)與破壞機(jī)理。

試驗(yàn)結(jié)果表明：非飽和黃土的抗拉強(qiáng)度隨含水率的增大以冪函數(shù)關(guān)系減少;在不同高徑比試驗(yàn)研究中，非飽和黃土的抗拉強(qiáng)度受試樣尺寸與形狀的影響，具有尺寸效應(yīng)，在一定含水率條件下，抗拉強(qiáng)度與高徑比呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，當(dāng)高徑比大于2.64時(shí)，尺寸效應(yīng)消失。

關(guān)鍵詞：拉壓試驗(yàn)儀; 非飽和黃土; 新型拉伸儀; 抗拉強(qiáng)度; 尺寸效應(yīng)

中圖法分類號(hào)： P642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.10.034

0引 言

黃土地區(qū)的工程項(xiàng)目面臨了越來越多的挑戰(zhàn)，如地基沉降過程中，局部產(chǎn)生張拉裂縫[1]。此外，多種地質(zhì)災(zāi)害的孕育和發(fā)展破壞過程也均與土的抗拉特性有關(guān)。因此，在許多土工問題的研究分析和設(shè)計(jì)中，必須考慮土抗拉強(qiáng)度的影響[2-3]。由于黃土的抗拉強(qiáng)度小，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)手段的影響限制了其抗拉強(qiáng)度的準(zhǔn)確量測(cè)。20世紀(jì)50年代，國外學(xué)者首次采用凍結(jié)端頭的方法開展了飽和黏性土的直接拉伸試驗(yàn)[4]，但由于試驗(yàn)操作設(shè)備簡(jiǎn)陋，無法精確測(cè)量土體抗拉強(qiáng)度。國內(nèi)對(duì)土的抗拉強(qiáng)度特性的研究始于20世紀(jì)70年代。1973年，清華大學(xué)采用單軸拉伸和土梁彎曲兩種試驗(yàn)方法，研究含水率與干密度對(duì)于土體抗拉強(qiáng)度與變形位移的影響規(guī)律[5]。在土體抗拉強(qiáng)度的研究前期，學(xué)者們著重于試驗(yàn)測(cè)試手段，后期逐漸將關(guān)注點(diǎn)放在抗拉強(qiáng)度的影響因素上。無論是研究前期還是后期，測(cè)試方式的規(guī)范操作仍是眾多學(xué)者探究的熱點(diǎn)。間接測(cè)試手段是將試樣作為一種假想模型存在假設(shè)條件，相較而言，直接法更能反映土體抗拉強(qiáng)度的真實(shí)大小。朱俊高等[6]自制臥式單軸抗拉試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)過程中夾具與試樣之間出現(xiàn)了打滑情況。張?jiān)频萚7]采用改裝后的拉伸儀探究擊實(shí)黏土抗拉強(qiáng)度影響因素，文中采用夾具與試樣直接黏結(jié)的方法，然而接觸面積小，接口容易斷裂且試驗(yàn)過程對(duì)位移的監(jiān)測(cè)并不精細(xì)。袁志輝等[8]采用自制拉伸儀進(jìn)行土體干濕循環(huán)下抗拉強(qiáng)度變化分析，所用夾持夾具主要依靠夾具與土體之間摩擦力，然而對(duì)夾持力的控制較難。崔猛等[9]自制新型臥式單軸拉伸試驗(yàn)儀器，解決了重塑土制樣困難等問題，但不適用于原狀土。

黃土抗拉強(qiáng)度特性的研究變得日益重要，但目前沒有一套標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)儀器及規(guī)則，綜上所述，目前采用的直接拉伸試驗(yàn)裝置存在如下問題：① 拉伸過程中，夾具與試樣之間黏結(jié)不牢固;② 原狀試樣形狀難以削制;③ 拉伸過程中，試樣斷裂位置集中在端部。基于上述問題，本文以原狀黃土作為研究對(duì)象，通過自制啞鈴狀削土盤以及一套單軸拉伸試驗(yàn)裝置，開展非飽和原狀黃土不同拉伸段長度、不同含水率的單軸拉伸試驗(yàn)，探討了非飽和黃土抗拉強(qiáng)度尺寸效應(yīng)，研究成果對(duì)準(zhǔn)確快速獲得非飽和黃土抗拉強(qiáng)度，探究抗拉強(qiáng)度特征具有一定的參考意義。

1試驗(yàn)儀器研制

1.1試驗(yàn)裝置

根據(jù)單軸拉伸試驗(yàn)的測(cè)試方式，通常將其分為立式與臥式兩種方式，臥式拉伸對(duì)于試樣與儀器之間的摩擦力的控制是相對(duì)困難的，本文在對(duì)于單軸立式拉伸儀的認(rèn)知基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套新的試樣裝置。根據(jù)試驗(yàn)裝置的組成因素，將直接拉伸儀分為控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和連接系統(tǒng)3個(gè)模塊進(jìn)行研制，分別對(duì)各模板可能存在的問題進(jìn)行修正，以提高試驗(yàn)效率與結(jié)果準(zhǔn)確性。

1.1.1控制系統(tǒng)

試驗(yàn)采用應(yīng)變式控制儀，控制儀右端口連接電腦，儀器可滿足不同加載速率要求，并通過電腦實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，隨時(shí)觀測(cè)試驗(yàn)變化情況判斷土樣是否完全破壞，提高試驗(yàn)效率。

1.1.2測(cè)量系統(tǒng)

總結(jié)前人在改裝三軸剪切儀上的測(cè)量系統(tǒng)可知，單方面?zhèn)鞲衅鞯氖褂?，使另一變量難以與之完全準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)。因此兩種測(cè)量值的同步對(duì)應(yīng)，是試驗(yàn)儀器改進(jìn)的關(guān)鍵問題。通過電子天平以及千分表對(duì)試驗(yàn)過程所需傳感器進(jìn)行校正預(yù)判，得到幾乎重合的擬合曲線，最終測(cè)量系統(tǒng)采用精度為0.1%的JLBS-200KG拉壓傳感器和精度為0.5%的JWL-20MM位移傳感器進(jìn)行試驗(yàn)過程的力與位移實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.1.3連接系統(tǒng)

（1） 夾具比選。

立式直接拉伸法中土體與拉力裝置之間的連接方式有拉鉤[10]、直接黏結(jié)[11]、錨固[12]、夾具[13]等方式，通過前期對(duì)比不同連接方式的試驗(yàn)成功率，最終確定采用黏結(jié)式夾具連接試樣與拉力系統(tǒng)。在立式拉伸試驗(yàn)中，自重對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果影響較大，對(duì)于試驗(yàn)夾具材質(zhì)應(yīng)盡可能選取較輕質(zhì)的材料。起初夾具材料與設(shè)置深度都不滿足試驗(yàn)要求，試驗(yàn)結(jié)果如圖1（a）所示。第二套采用尼龍材質(zhì)夾具，并在第一套的基礎(chǔ)上加深了套筒的深度，將夾具下部分底座與套筒分開，便于膠結(jié)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1（b）所示，膠結(jié)效果好，但底座厚度自重較重。第三套夾具去掉了底座側(cè)邊，用木工夾夾持底座與升降盤構(gòu)成整體，改造的夾具上部分與下部分相似，將套筒與頂面分開，上下夾具均采用M5的螺桿相連，既減少了試驗(yàn)夾具的自重也實(shí)現(xiàn)了土體與套管之間較好的連接，試驗(yàn)結(jié)果如圖1（c）所示?？紤]自重以及膠結(jié)完整性最終確定圖1（c）作為試驗(yàn)夾具。

（2） 膠水比選。

膠水與土體之間的作用力是試驗(yàn)較為重要的因素，部分學(xué)者采用502膠可實(shí)現(xiàn)快速固定，提高試驗(yàn)效率。但502膠快速硬化的優(yōu)勢(shì)使土體表面形成了較薄的硬質(zhì)外殼包裹土體表面，導(dǎo)致硬化后的土體與夾具之間連接薄弱，如圖2所示，試驗(yàn)成功率低并且夾具無法重復(fù)使用。胡海軍等[14]也采取502膠使試樣與儀器相連，結(jié)果表明試樣膠結(jié)處存在斷裂，從而導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。使用AB膠明顯減少了膠結(jié)處斷裂的可能，但膠體氣味較大，甲醛等有毒有機(jī)溶劑較多，且試驗(yàn)后期無法進(jìn)行清理，如圖3所示，浪費(fèi)較大，不適宜作為長期試驗(yàn)的膠結(jié)劑。

環(huán)氧樹脂膠廣泛應(yīng)用在航空、機(jī)械、電器、無線電、地質(zhì)、建筑等領(lǐng)域中，膠體相比502膠和AB膠而言，固化時(shí)間較長，但無刺激性氣味，100 ℃高溫下易軟化，試驗(yàn)后期清除較為方便。本文也采用了大量的試驗(yàn)驗(yàn)證了環(huán)氧樹脂膠的適用性，試驗(yàn)結(jié)果與AB膠相似，仍然出現(xiàn)了端部斷裂的情況，幾種膠結(jié)情況如圖4所示。

從圖4可以看出，環(huán)氧樹脂膠對(duì)土體與夾具之間的膠結(jié)效果較好，膠結(jié)邊界輕薄，但仍然存在端部破裂的情況，因此對(duì)后期試樣的形狀研究就很有必要。

根據(jù)對(duì)試驗(yàn)各部分的因素探究，最終設(shè)計(jì)的拉伸試驗(yàn)裝置如圖5所示。將傳統(tǒng)三軸儀量力環(huán)部分替換為S型拉壓傳感器，用木工夾夾持底座與升降盤構(gòu)成整體，夾具上部分套筒與頂面分開，上下夾具均采用M5的螺桿相連，既減少了試驗(yàn)夾具的自重，也提高了土體與套筒的連接性。

通過連接系統(tǒng)確定了拉伸試驗(yàn)儀的裝置模型，對(duì)于用間接法軸向壓裂測(cè)抗拉強(qiáng)度而言，與立式單軸試驗(yàn)施加力的方向一致，因而，去掉夾具調(diào)整位移傳感器位置，選用合適的襯墊直徑即可進(jìn)行土體軸向壓縮，間接獲取抗拉強(qiáng)度。

1.2裝置對(duì)中問題

試驗(yàn)過程中，升降盤與拉壓傳感器的對(duì)中直接影響試樣是否偏心。因而，在試驗(yàn)開始前期采用自然懸重法確保試樣對(duì)中，通過合理調(diào)整下盤位置，滿足試驗(yàn)要求。

1.3啞鈴型制樣器

通過1.1節(jié)可知，圓柱狀黃土的立式單軸拉伸試驗(yàn)結(jié)果可分為端部破壞和中間段破壞。Tsutomu等[15]在研究水泥砂的抗拉強(qiáng)度時(shí)，在單軸試驗(yàn)方法下采用了啞鈴型試樣，幾何模型如圖6所示，模型的試驗(yàn)結(jié)果與有限元分析的試驗(yàn)結(jié)果一致，能較好地實(shí)現(xiàn)試樣的中間段斷裂。但無論是啞鈴狀試樣模型還是“8”字型模具，要制作原狀黃土還是較為困難的。因此，研制一套啞鈴型削土盤是很有必要的。

根據(jù)試樣形狀的需求，本文設(shè)計(jì)了一整套不同高徑比啞鈴型削土盤，利用3DMAX制圖軟件，繪制削土盤的3D幾何模型。試驗(yàn)儀器由3部分組成：加持段、過渡段和拉伸段。固定加持段20 mm，過渡段傾斜角度7°，圖7為拉伸段70 mm的削土盤。同時(shí)，設(shè)計(jì)了同含水率下圓柱狀與啞鈴型兩種試樣的對(duì)比試驗(yàn)，4組對(duì)比結(jié)果如圖8所示。

從圖8可知，圓柱狀土樣破裂位置大多數(shù)集中在端部，破裂面較為平整，相同含水率下的啞鈴狀土樣由于土體形狀產(chǎn)生應(yīng)力集中使破裂位置基本在頸部。同時(shí)對(duì)于相同拉應(yīng)力，破壞截面越大則需要的拉力就越大。因而圓柱形試樣增加了土體被拉出試樣和端部破壞的可能。

1.4試驗(yàn)裝置優(yōu)勢(shì)

自制新型單軸拉伸試驗(yàn)裝置與目前已有單軸拉伸試驗(yàn)裝置對(duì)比具有較為明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：① 試驗(yàn)儀器可直接拉伸測(cè)抗拉強(qiáng)度，也可間接壓裂獲取拉伸強(qiáng)度;② 試樣的啞鈴狀設(shè)計(jì)，能夠有效地減小試樣端部破壞的可能性;③ 對(duì)于原狀黃土制樣器的設(shè)計(jì)，可根據(jù)所需拉伸段高度制備不同高徑比試樣;④ 自然懸重可便捷處理試樣偏心的問題;⑤ 試驗(yàn)加載速率可通過電腦任意調(diào)節(jié)，完全滿足不同加載速率的試驗(yàn)要求;⑥ 力和位移傳感器可以實(shí)時(shí)采集不同拉伸狀態(tài)下的拉應(yīng)力及與之對(duì)應(yīng)的拉伸位移，并自動(dòng)生成曲線關(guān)系，快速觀測(cè)試驗(yàn)峰值點(diǎn)，并在數(shù)據(jù)處理后得到抗拉強(qiáng)度與最大拉伸位移;⑦ 力與位移傳感器的量程分別為200 kg和20 mm，對(duì)于中等不同強(qiáng)度的單軸抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)均適用，應(yīng)用范圍廣泛。

2非飽和黃土單軸拉伸試驗(yàn)

2.1試樣來源及其物理力學(xué)性質(zhì)

試驗(yàn)用土取自西安科技大學(xué)臨潼校區(qū)的人工開挖高陡邊坡坡腳。臨潼地區(qū)為Q2黃土，該土體基本物理性質(zhì)如表1所列。

2.2試驗(yàn)方案

結(jié)合非飽和黃土拉伸試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，選取含水率與高徑比兩個(gè)試驗(yàn)變量，共設(shè)計(jì)兩種拉伸試驗(yàn)，分別是：高徑比為1.13時(shí)，含水率為4.9%，6.5%，8.1%，9.5%，11.2%，12.9%，14.4%，15.7%的8組試驗(yàn);含水率為12.0%時(shí)，高徑比為0.49，0.65，0.81，0.97，1.13的5組試驗(yàn)。

2.3試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1非飽和黃土單軸拉伸過程性狀

根據(jù)對(duì)非飽和黃土在單軸拉伸試驗(yàn)過程中的觀察，黃土的破裂面較為平整且基本垂直于拉力方向，破裂具有突然性，在拉伸前期，微小裂隙較多，后期匯聚為一條。其破壞形態(tài)的結(jié)果表明，夾具限制下的應(yīng)力集中促使局部破壞發(fā)生在試樣的頸部，應(yīng)力分配后土樣整體破壞。試樣破裂在拉伸過程中沒有出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，變形只沿拉力方向，試樣的高徑比越大，其應(yīng)變位移越大，當(dāng)含水率較大時(shí)應(yīng)變位移較小，土樣易拉斷。

2.3.2非飽和黃土抗拉強(qiáng)度影響因素

（1） 含水率與抗拉強(qiáng)度關(guān)系。

通過Origin軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如圖9所示。從圖9中可知，當(dāng)高徑比為1.13時(shí)，含水率從4.9%增加到15.7%，土體抗拉強(qiáng)度從60.67 kPa降至12.44 kPa。結(jié)果表明：抗拉強(qiáng)度隨著試樣含水率的不斷增大而逐漸降低，其中低含水率下的抗拉強(qiáng)度下降幅度大于高含水率的下降幅度，說明當(dāng)含水率較低時(shí)，水分主要集中在細(xì)小顆粒的孔隙中，當(dāng)含水率變化1%時(shí)，細(xì)小顆粒孔隙中的含水率有約5%的變化[16]，試樣的抗拉強(qiáng)度容易受水分影響。反之含水率較高時(shí)，受水分影響較小。從圖9中的擬合方程可知含水率與抗拉強(qiáng)度之間呈冪函數(shù)關(guān)系。擬合方程如下：

為了驗(yàn)證試驗(yàn)所得的擬合方程的準(zhǔn)確性，配置同一高徑比下的6組任意含水率，通過試驗(yàn)獲取抗拉強(qiáng)度，將試驗(yàn)結(jié)果代入擬合曲線中，任意含水率下所得到的抗拉強(qiáng)度值與擬合曲線一致，如圖10所示。

（2） 高徑比與抗拉強(qiáng)度關(guān)系。

控制含水率為12.0%，削制0.49，0.65，0.81，0.97，1.13等5組不同高徑比試樣進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，如圖11所示。

由圖11可以看出，高徑比與抗拉強(qiáng)度兩者之間呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，當(dāng)含水率一定時(shí)，隨著試樣高徑比的增加，土體的抗拉強(qiáng)度逐漸減小，試樣高徑比增加到一定值時(shí)，土體的抗拉強(qiáng)度趨于穩(wěn)定，即高徑比的變化對(duì)土體抗拉強(qiáng)度不再有較大影響。公式（2）表示擬合得到的高徑比與抗拉強(qiáng)度之間關(guān)系：

當(dāng)試樣高徑比趨于無窮大時(shí)，可以得到在含水率為12.0%的情況下，土體抗拉強(qiáng)度為20.56 kPa。因此當(dāng)高徑比達(dá)到一定比值時(shí)，土體的抗拉強(qiáng)度不再隨高徑比變化而變化，近似趨于一個(gè)常數(shù)，尺寸效應(yīng)較小或者可以忽略。

從擬合曲線很難求得土體抗拉強(qiáng)度不變時(shí)的高徑比，因而采取數(shù)學(xué)計(jì)算處理來獲取較準(zhǔn)確的結(jié)果，擬合曲線的一般表達(dá)式為

式中：γ值是對(duì)于該函數(shù)曲線下可接受的斜率絕對(duì)值，由于圖中橫坐標(biāo)數(shù)值較小，整體斜率均較低，可接受的斜率值相對(duì)偏小。因此假設(shè)γ=0.001，將其a，t，y0常數(shù)數(shù)值代入。

最終求出試樣高徑比x=2.64時(shí)，試驗(yàn)拉伸段高度為163 mm，即當(dāng)試樣的拉伸段大于163 mm后，高徑比對(duì)土體的抗拉強(qiáng)度影響較小，基本上趨于穩(wěn)定，由于削土盤高度限制，調(diào)整可接受斜率值γ=0.003，確定拉伸段高度為105 mm。

2.3.3非飽和黃土抗拉強(qiáng)度變形破壞特征

非飽和黃土抗拉強(qiáng)度來源主要是原始黏聚力、加固黏聚力以及基質(zhì)吸力毛細(xì)力產(chǎn)生的吸附力，對(duì)于非飽和黃土的抗拉強(qiáng)度而言，含水率的大小對(duì)于3種黏聚力均有影響。因而，含水率成為影響抗拉強(qiáng)度至關(guān)重要的因素。

在非飽和黃土的內(nèi)部可將相互貫通的孔隙看作是很多形狀不一、相互連通、大小互異的毛細(xì)管，由于氣液固三相存在，在毛細(xì)管四周的孔壁上，水膜與空氣之間存在著一定的表面張力，表面張力的存在使毛細(xì)管中的水被提升到自由水面一定高度，液體在表面張力的作用下會(huì)盡可能保持表面積最小，由于毛細(xì)管的浸潤作用以及水的自重，使液面向下彎曲產(chǎn)生彎液面力，從而導(dǎo)致毛細(xì)力出現(xiàn)。當(dāng)土樣中孔隙氣壓力與孔隙水壓力相差較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的基質(zhì)吸力，毛細(xì)力與基質(zhì)吸力共同作用使得土顆粒之間相互靠攏，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。土體在破裂前期時(shí)，主要靠毛細(xì)力與基質(zhì)吸力作用抵抗拉力，當(dāng)所施加的拉力逐漸增加，基質(zhì)吸力等無法與外力平衡時(shí)，由顆粒間膠結(jié)力提供抵抗力，然而膠結(jié)物質(zhì)一般都具脆性，微小變形后即可達(dá)到峰值，此后土顆粒通過結(jié)合水膜連接，最終土樣被拉斷。當(dāng)含水率較低時(shí)，土體中基質(zhì)吸力較大且存在不易溶解部分如有機(jī)質(zhì)或者鹽類膠結(jié)物，因而低含水率土樣在拉伸斷裂前期所能抵抗的拉力通常大于高含水率下的拉力;同理當(dāng)含水率較高時(shí)，土體的塑性變形大，也因?yàn)檩^多的水分使鹽類薄膜溶解，降低了平衡拉力的抵抗力，因此，抗拉強(qiáng)度也相對(duì)較低，與隨著含水率增加抗拉強(qiáng)度逐漸減小的試驗(yàn)結(jié)論一致。

3結(jié) 論

在原有的單軸拉伸試驗(yàn)儀的基礎(chǔ)上，本文從試驗(yàn)裝置的連接方式以及可能出現(xiàn)問題的試驗(yàn)部件著手，自制新型單軸拉伸儀，以離石黃土（Q2）原狀黃土為研究對(duì)象，選取高徑比與含水率因素，探求其與抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系，結(jié)論如下：

（1） 自制試驗(yàn)儀在前期試樣的固定以及后期處理中都得到較好的處理，解決了傳統(tǒng)直接拉伸遺留問題，試驗(yàn)成功率高;

（2） 自制啞鈴狀削土盤，控制試驗(yàn)儀器所需角度與高度，為原狀試樣的制備提供了高效快速的方法，解決了原狀土制樣困難的問題;

（3） 試樣拉伸破裂具有突然性，拉伸過程中沒有出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象;

（4） 非飽和黃土抗拉強(qiáng)度隨著含水率的增大逐漸減小，兩者呈冪函數(shù)關(guān)系;

（5） 設(shè)計(jì)試樣形狀為啞鈴型，相同含水率條件下抗拉強(qiáng)度隨試樣高度的增大而減小，當(dāng)拉伸段大于105 mm時(shí)，尺寸效應(yīng)消失，推薦將拉伸段長度為105 mm的試樣作為研究抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)試樣。

參考文獻(xiàn)：

[1]王衍匯，倪萬魁，袁志輝.原狀黃土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2015，15（7）：234-237.

[2]黃文熙.土的工程性質(zhì)[M].北京：水利電力出版社，1983.

[3]劉愛娟，徐翔，劉太平.巖土抗拉強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度參數(shù)關(guān)系討論[J].人民長江，2017，48（增2）：235-239.

[4]HAEFELI R.Investigation and measurements of shear strength of saturated cohesive soil[J].Geotechnique，1951，2（3）：186-208.

[5]土石壩抗裂研究小組.粘性土抗拉特性的測(cè)量和對(duì)土石壩裂縫的初步研究[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1973（3）：61-71.

[6]朱俊高，梁彬，陳秀鳴，等.擊實(shí)土單軸抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，35（2）：186-190.

[7]張?jiān)?，王惠敏，鄢麗?擊實(shí)黏土單軸拉伸特性試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2013，34（8）：2151-2157.

[8]袁志輝，倪萬魁，王衍匯.非飽和黃土的抗拉特性研究[J].南水北調(diào)與水利科技，2015，13（1）：123-126.

[9]崔猛，韓尚宇，洪寶寧.新型土工單軸拉伸試樣裝置的研制及應(yīng)用[J].巖土力學(xué)，2017，38（6）：1832-1840.

[10]李昊達(dá)，唐朝生，徐其良，等.土體抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)研究方法的進(jìn)展[J].巖土力學(xué)，2016，37（增2）：175-186.

[11]PL O，L T N H.Effect of polypropylene fiber-reinforcement on the mechanical behavior of silty clay[J].Geotextiles and Geomembranes，2012，32：111-116.

[12]張小江，周克驥，周景星.單軸靜動(dòng)拉壓試驗(yàn)儀的研制和纖維加筋土斷裂特性試驗(yàn)[J].大壩觀測(cè)與土工測(cè)試，1997，21（4）：37-40.

[13]陸志峰，趙秀峰，曹景洋.單軸拉伸法測(cè)定土的抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)研究[J].安徽地質(zhì)，2015，25（2）：153-155.

[14]胡海軍，蔣明鏡，趙濤，等.制樣方法對(duì)重塑黃土單軸抗拉強(qiáng)度影響的初探[J].巖土力學(xué)，2009，30（增2）：196-199.

[15]TSUTOMU N，JUNICHI K.Evaluation of tensile strength of cement-treated sand bases on several types of laboratory tests[J].Soil and Foundations，2007，47（4）：4657-4674.

[16]黨進(jìn)謙，郝月清.含水量對(duì)黃土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響[J].西北水資源與水工程，1998，9（2）：15-19.

（編輯：謝玲嫻）

Abstract：The tensile strength of soil is the theoretical basis for studying the characteristics of tensile failure.At present，although indoor testing methods of tensile strength were various，most of them have certain limitations，so it is difficult to accurately obtain the true tensile strength of soil.In this paper，we compared and analyzed the existing test devices and test methods，so improved the traditional test devicesand finally develop a new type of uniaxial tension and compression tester and matching sample preparation devices.Based on the new device，we carried outa tensile strength test on the undisturbed Q2 loess in Lintong area.The failure pattern and mechanism of unsaturated loess were analyzed by combining with the generation mechanism of the tensile strength of the loess.The test results indicated that the tensile strength of unsaturated loess decreased as a power function with the increase of water content.Furthermore，the tensile strength of unsaturated loess was affected by the sample size and shape under different height-diameter ratio，which had an obvious size effect.The relationship between tensile strength and height-diameter ratio exhibited a negative exponential law ina certainwater content.When the height-diameter ratio was greater than 2.64，the size effect disappeared.

Key words：unsaturated loess;new type of tension and compression tester;tensile strength;size effect