黄土抗拉强度测试仪器和方法

测试黄土抗拉强度的仪器都是由其他仪器改装而成的,图4.2是一种测抗拉强度的仪器,采用该仪器进行试验,只能测定土的抗拉强度,其试验过程中没有进行应变测定。

图4.2　单轴拉伸仪示意图

1—固定架;2—传力板;3—试样;4—钢丝绳;5—滑轮;6—光滑玻璃板;7—加力台;8—砝码;9—加力盘

用502瞬间黏结剂将试样与传力板牢固黏结,为防止水分蒸发,在试样表面涂一薄层硅脂,将黏结好的试样放到单轴拉伸仪上(图4.2),加砝码于加力盘上进行抗拉试验,每级砝码重50～100g,每加一级稳定5min后再加下一级,直到拉断为止。用拉断时的砝码总重与上一级砝码总重的平均值计算抗拉强度。其中,击实土样在拉断后对其断裂处的干密度进行测试,并与制样时的控制干密度进行了比较。本试验中所有试样均呈脆性破坏,没有出现颈缩现象。该试验采用的试样和三轴试验试样相同,高8cm、直径3.91cm。

图4.3是既可测抗拉强度又能测变形的仪器,该仪器是对原直剪仪进行改造实现的,手轮转动一圈,推动杆水平移动0.2mm,属应变控制式仪器,由拉伸系统和测力系统组成。在单轴拉裂试验中,保证拉力完全作用于试样中心轴上是决定试验成败的关键问题之一,试验中曾在试样两侧各安装一块百分表,同时进行变形测量,可知无偏心发生。试验时将试样用夹具夹紧,放到单轴土工拉伸仪上,逆时针方向转动手轮,推动杆带动试样拉伸,手轮转动一圈,记录百分表读数一次,根据百分表读数计算试样产生的轴向应变和承受的拉应力,直至试样拉断时的轴向拉应力为试样的抗拉强度σt,轴向应变为试样的极限拉应变εt,试样的拉伸速率为0.8mm/min(手轮转动4r/min)。用该仪器进行试验时,试样与传力板通过夹具连接,不需胶粘,避免因等待使试样水分蒸发的不足,夹具内壁粘贴一薄层防滑布,并涂松香,增加试样与夹具间的柔性和摩擦,试验中没有出现试样拔脱现象。试样的轴向应变与轴向应力按式(4.3)和式(4.4)计算。

图4.3　单轴拉伸仪结构(www.zuozong.com)

1—推动杆;2—手轮;3—夹具;4—试样;5—应力环;6—百分表

轴向应变(‰)

轴向应力(k Pa)

式中:n为手轮转速;R为百分表读数,0.01mm;L为试样的初始长度,cm;C为应力环率定系数,N/0.01mm;A为试样截面积,cm2。该试验采用的试样边长为5.48cm(截面积30cm2)、高为12cm的等截面条形。

图4.4　黄土土样的击实曲线