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1、第35卷第2期河海大学学报(自然科学版)Vol.35No.22007年3月JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences)Mar.2007击实土单轴抗拉强度试验研究1112朱俊高,梁彬,陈秀鸣,曹荣(1.河海大学岩土工程研究所,江苏南京210098;2.成都勘测设计研究院,四川成都610072)摘要:黏性土体内的裂缝产生与其抗拉强度有关.在分析土石坝心墙水力劈裂、地基裂缝等问题时,考虑抗拉强度对深入研究土体应力变形特性有重要意义.对3种不同土料的击实试样进行了抗拉强度试验,其中,1种土料为塑性相对较高的黏土,另2种为砾质黏土.通
2、过试验,研究了各种土料在不同击实功、试样由非饱和变化到饱和状态、不同制样含水率时的抗拉强度.结果表明,黏性土的抗拉强度随着击实功的增大而增大;试样由非饱和变化到饱和状态后,其抗拉强度大幅降低;在同一击实功下,土体的抗拉强度随着制样含水率的增加而减小.关键词:砾质黏土;抗拉强度;含水率;非饱和中图分类号:TU411文献标识码:A文章编号:10001980(2007)02018605黏性土的抗拉强度数值相对较小,因此大多数情况下不必考虑,只是作为安全储备.但在有些情况下,如作为理论或机理研究,需要考虑黏性土的抗拉强度.土石坝心墙开裂问题、公路路基的裂缝变形
3、等结构物或地基的设计需要对土体尤其是击实黏土的抗拉强度有一定程度的了解.近十多年来,我国高土石坝发展迅速,对水力劈裂的判定提出了更高要求.裂缝或水力劈裂不仅可能引起渗漏,影响工程的正常运行,甚至可能危及大坝安全.因此,对土体抗拉特性的认识和抗拉强度的研究具有重要意义.[16]目前虽有一些学者对土体抗拉强度进行过相关研究,但对土体抗拉强度的认识还不很成熟,抗拉强[1]度的试验设备也不够完善.李广信等研制了一套简单的单向水平拉伸试验装置,荷载通过砝码逐级施加,[2]试样为长方体.张小江等研制了一套单轴静动力拉压试验仪,通过应力控制来加载,试样为长方体.马芹[3][4]永介
4、绍了一种日本单轴拉伸试验仪,试样为圆柱体.邢义川等设计了一套简单的单轴抗拉试验仪,通过[56]砝码逐级加载来测定原状黄土和扰动黄土的抗拉强度,试样为长方体.党进谦等在原有直剪仪的基础上研制了一套卧式单轴土工应变拉伸仪,仪器通过手轮转动来控制施加荷载的速率,试样为长方体.这些学者所研究的土料为纤维加筋土、冻土、黄土等.对用于高土石坝心墙料的砾质黏土,其抗拉强度的研究还比较少.本文采用笔者新近设计的土体单轴拉伸试验夹具对3种不同土料进行了不同击实功、试样从非饱和变化到饱和状态、不同含水率下的单轴抗拉试验,研究了不同情况下各种土料抗拉强度的大小.1试验仪器与试验土料本文设
5、计了一套能进行土体单轴拉伸试验的夹具,如图1所示.上夹具和下夹具均为2片半圆的圆柱片,内径618mm,可夹住直径618mm的圆柱体试样.该夹具包括1个力转换横梁、1根传力杆、上下夹具各1个和1个底座.夹具的夹头长度较长,为40mm,可夹住试样两端的长度各为40mm,能保证在尽量小的径向夹力的作用下获得足够大的摩擦力.该夹具安装于万能试验机上,通过控制万能试验机进行应力或应变控制加载.这套夹具的优点是简单且使用方便,但有一个缺陷,即试验过程中夹具与试样之间可能会打滑,因此,只适用于研究抗拉强度的大小,不宜用于研究抗拉变形性质.收稿日期:20060607基金项目
6、:国家自然科学基金重点资助项目(50579014)作者简介:朱俊高(1964),男,江苏兴化人,教授,博士生导师,主要从事土体本构关系、土石坝工程等研究.第2期朱俊高,等击实土单轴抗拉强度试验研究187图1单轴拉伸试验仪示意图Fig.1Sketchofexperimentalinstrumentforunaxialtensiletest本文试验研究所用3种不同的土来自于某心墙堆石坝的心墙料,即B区土、D区土和塑性黏土,其中,B区土料和D区土料含有砾.由于试样尺寸的限制,试验前,将土样过5mm筛,剔除直径大于5mm颗粒.剔除粗粒后各土料的颗分试验曲线如图2所示.3
7、种土料的主要指标见表1.表1试验土料的主要物理指标Table1Physicalindexforsoilspecimens土类土粒相对密度液限/%塑限/%塑性指数B区土27231920711D区土26831620311塑性黏土26836520716进行抗拉强度试验的圆柱体试样尺寸为:高度h=150mm,直径D=618mm.在室内通过人工击实制备.图2试验土料颗分曲线B区土分别按2种不同击实功下的最大干密度和最优含水率制Fig.2Gradationcurveforsoilspecimens3样,其中B1代表B区土在
