陕西延安Q2原状黄土抗拉强度试验研究.pdf

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1、第21卷第3期地质力学学报Vol_21NO．32015年9月JOURNALOFGEOMECHANICSSep．2015文章编号：1006~616(2015)03-0386-07陕西延安Q2原状黄土抗拉强度试验研究孙纬宇，梁庆国。，严松宏，欧尔峰，邵森林'(1．兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室，兰州730070；2．兰州交通大学土木工程学院，兰州730070)摘要：对陕西延安新宝塔山隧道Q原状黄土进行了不同加载速率的无侧限抗压与贯入抗拉试验，研究了Q原状黄土抗压与抗拉强度的影响因素。结果表明：加载速率对宝塔山Q：原状黄土抗压和抗拉强度影响较

2、大，抗压强度与抗拉强度随加载速率增大而增大；高径比对抗拉强度也有较大影响，试验时当高径比控制在1．0左右时，高径比对宝塔山Q，原状黄土的抗拉强度影响相对较小，因此采用轴向压裂法测量黄土的抗拉强度时，高径比宜控制在1．0；在试验加载速率范围内，加载速率对宝塔山Q原状黄土的压拉比影响不大，其压拉比在9．88—13．68范围内变化。关键词：Q原状黄土；抗拉强度；加载速率；压拉强度比中图分类号：TU432文献标识码：A0引言由于土工建筑物的承拉能力较低，其抗拉特性常常被人们忽视。然而许多土工建筑物的破坏与土的抗拉特性有关，如土坡滑动前坡顶几乎均先产生拉裂缝，坍

3、塌、泻流等重力侵蚀发生前土体表面亦先产生拉裂缝，可见土的抗拉特性在土工建筑物稳定性分析中非常重要。黄土抗拉强度的测试实验有多种，主要包括弯曲梁试验、棱镜劈裂试验、立方对角劈裂试验、轴向拉伸试验、煤球试验、立方侧向劈裂试验和缸劈裂试验等。在国内，骆亚生等研究了不同含水量和不同干密度下黄土的抗拉强度；刑义川等研究了含水量、干密度、饱和度及基质吸力与黄土抗拉强度的关系；党进谦等研究了非饱和土的抗拉强度；孙萍等。。基于单轴拉伸实验研究了黄土的抗拉强度及其破裂过程的数值模拟方法；李宝雄等对兰州马兰黄土的物理力学特性进行了研究。沈忠言等通过冻结黄土抗拉强度的试验研

4、究得出了拉伸的应力．应变过程，视荷载作用的快慢大致可分为粘弹一塑性、粘一弹性和脆性破坏3类；同时对冻结黄土的抗拉、抗压强度进行分析比较后指出，其比值为0．44～0．63。以往有关黄土的研究主要集中在湿陷性、水敏性和强度特性上，而对原状黄土拉压比特收稿日期：2Ol5_01．22基金项目：国家自然科学基金项目“黄土抗拉强度和各向异性研究”(41262010)；长江学者和创新团队发展计划项目(IRT1139)；兰州交通大学“青蓝”人才工程项目(QL-08-19A)；甘肃省基础研究创新群体资助项目(145RJIA332)作者简介：孙纬宇(1988一)，男，硕士

5、研究生，主要从事黄土隧道工程研究。E-mail：448221362@qq．corn390地质力学学报80㈣7O60＼＼50403O。．＼2010＼．．．．＼．．．．0＼一：：hd一_．1O图9不同高径比抗拉强度降低幅度值Fig．9Reductionofthetensilestrengthatdiferentheight—diameterratios2．3Q，原状黄土的拉压比在混凝土的力学特性和岩石力学的研究中，均进行过抗压强度和抗拉强度比的研究。由于岩土体材料的非均质性和不连续性，对其抗压强度与抗拉强度比的研究较少。而Q：原状黄土具有较强的结构强度，因

6、此对其进行抗拉抗压比的研究是必要的。本试验对Q原状黄土抗压与抗拉比的研究分别采用了加载速率1．25mm／min和变加载速率二种方法。图10给出了加载速率1．25mm／min时抗拉强度与抗压强度之间的关系。从图中可以看出，Q，原状黄土抗压强度与抗拉强度之间存在较好的线性相关性。在加载速度为1．25ram／rain时得出的Q，原状黄土抗压强度与抗拉强度之比的变化范围为11．35～13．69(经5组抗拉强度和5组抗压强度试验后得出的结论)，抗压强度和抗拉强度之间的关系可用式O-=12．565o-表示，其线性相关系数为0．8963，具有很好的线性相关性。图l1

7、显示的是不同加载速率下抗压抗拉强度比值与加载速率之间的关系。从图11可得，变加载率时Q原状黄土的抗压强度与抗拉强度之比的范围为9．88～13．68，其中加载速率为1．0mm／min时压拉强度比最小，为9．88，其余试验加载速率下压拉强度比随加载速率的变化不大。由此可得加载速率对Q，原状黄土抗压强度与抗拉强度之比影响不大，抗压强度与抗拉强度之比的变化范围在9．88～13．68之间。图101．25mm／min时抗压与抗拉强度关系图11压拉比与加载速率的关系Fig．10CorrelationofunconfinedcompressivestrengthFig

8、．11Relationbetweenratioofcompressivewithtensile