简易轴向拉伸试验仪设计及试样合理尺寸的试验研究

叶朝良，何世鑫，侯艳乐

(1.石家庄铁道大学土木工程学院，石家庄　050043；2.南京水利科学研究院，南京　210029)



简易轴向拉伸试验仪设计及试样合理尺寸的试验研究

叶朝良1，何世鑫1，侯艳乐2

(1.石家庄铁道大学土木工程学院，石家庄050043；2.南京水利科学研究院，南京210029)

针对现有土工抗拉仪存在的缺陷与不足，设计改良出一套简易轴向拉伸试验仪。通过四角调节螺栓和夹具设计，消除摩擦阻力和端部应力集中，通过轴心线的控制避免试样偏心受拉。可以完成不同尺寸长方体试样的抗拉试验。由于目前试样尺寸没有统一标准，为了得到试样的规范尺寸并分析试样尺寸对抗拉特性的影响，利用设计的拉伸装置，对不同截面和长细比试样进行试验。得到的试验结果有：ω=18.0%，ρd=1.30 g/cm3时，不同截面试样平均抗拉强度值在14.2～14.6 kPa，平均极限位移值在8×10-2～9×10-2mm；ω=22.0%，ρd=1.45 g/cm3时，不同长细比试样平均抗拉强度值在14.4～14.9 kPa，平均极限位移值与长细比的关系式可表示为b=9.706 7×(l/a)-6.97。分析表明：只要试样的物理状态(含水率ω和干密度ρd) 相同，不论含水率ω是否小于或大于塑限值，抗拉强度值均不受截面和长细比的影响；含水率ω低于塑限值时，极限拉伸位移不随试样的截面变化；含水率高于塑限值时，极限拉伸位移与长细比呈递增的线性关系。计算每组试样抗拉强度值的极差和标准差并分析数据的离散性，结合制样难易程度和用土量等方面综合考虑，提出截面边长2.5 cm，长细比3的试样尺寸较为合理，为今后开展土体抗拉强度研究提供可靠依据。

黄土； 抗拉试验；摩擦阻力 ；应力集中 ；合理尺寸

1　概述

土的抗拉强度相对于抗剪强度和抗压强度非常微小，在工程中常常不予考虑。而工程实践中，机场、公路、高土石坝、土质隧道[1]等土工建筑物在修建及后期使用中，产生的张拉裂缝往往会给建筑物及周边环境带来很大次生灾害。因此，近年来随着土力学理论研究的不断深入，关于土的抗拉特性日益受到人们的关注。国内外的学者们用不同的试验方法研究了土的抗拉特性，主要集中于黏性土和黄土，并取得了一些成果[2-4]。但土的抗拉强度试验关于制样标准并无明确规定，其研究结论也缺乏可比性，应用取值存在较大问题。

土的拉伸试验方法主要包括单轴拉伸、三轴拉伸、轴向压裂和土梁弯曲法等。其中单轴拉伸试验是测量土体抗拉特性最简单有效的方法，应力状态明确，成果稳定。Tamrakar[5]等研制了一种新型的卧式单轴拉伸仪，发明了新的制样和测试模具。张辉和朱俊高[6]设计了一套单轴拉伸试验的夹具，在万能试验机上进行加荷。曾召田、吕海波等[7]设计了一套应力式单轴拉伸试验仪，夹具设计为完全侧限。张绪涛等[8]设计了一台卧式直接拉伸装置，采用数字化自动采集技术。路立娜，樊恒辉[9]设计了一套电动式单轴拉伸仪和制样模具，可以连续加载。所有试验中试样尺寸大都参照三轴试验，并没有统一规格，试样尺寸对同一土体单轴拉伸试验值的影响程度缺乏探讨，目前尚无公认合理的试样尺寸。

轴向拉伸试验是试样在无任何侧限压力作用下直接对其施加轴向拉力，试样在垂直加荷轴的方向破坏，测得受拉过程中及破坏时的应力和位移。一直以来，摩擦力对抗拉强度的消减作用、试样受拉过程中偏心的影响以及试样在两端头产生应力集中是设计拉伸试验仪的难点。为此，本文设计了一套简易的卧式轴向拉伸仪，在消除摩擦力、保证轴心受拉和减小端部效应问题上进行了设计改进，解决了现有装置普遍存在的问题。利用新研制的试验仪，在控制含水率和干密度的条件下，对不同尺寸的宝兰重塑黄土长方体试样开展轴向拉伸试验，分析不同长细比和截面下的抗拉强度和极限位移规律，探讨了试样尺寸对黄土的抗拉特性影响，并从数理统计方法、制样难度等方面分析得到合理的试样尺寸。

2　拉伸装置的设计简述

为了测试试样尺寸对黄土抗拉特性的影响进而选择试样合理尺寸，设计出一套简易的卧式单轴拉伸仪，结构简单，应用方便，可以对不同尺寸的长方体试样进行拉伸试验，如图1所示。试验装置主要由长方形底座(考虑到要固定磁力座，材料为铁板)、试样端头板、可调高度的固定滑轮、光滑玻璃板、2块起固定和保证试样轴心受拉的L形挡板、不同截面大小的三面槽形夹具和制样模具等组成。应力测量采用砝码加载方式，为了测得较为广泛的应力应变关系曲线，施加砝码质量在20～300 g；每级荷载稳定下的试样位移由量程为0～10 mm的百分表读出。利用该装置可获得试样在拉伸过程中的应力和位移值。

图1　拉伸装置

2.1平衡摩擦力考虑

土的抗拉强度很小，最大才可达到几十千帕。对于卧式轴向拉伸装置来说，试样底部与装置之间产生的摩擦力对试验结果的影响不容忽视。为了有效消除摩擦阻力，运用运动物理学原理：当物体在一定倾角的斜坡上有下滑趋势时，认为此时物体不受摩擦力。在本仪器台座的四角处安置可自由调节高度的调节螺栓，试验前将试样安放于玻璃板上，调节螺栓高度，当试样将要向下滑动时拧紧螺母。这时台座与桌面呈倾角α，试样底面产生的静摩擦力为F，试样自身重力mg的切向分力刚好将F抵消，即F-mg·sinα=0。如图2所示。

图2　消除摩擦力示意

除此之外，装置与试样的接触面采用光滑玻璃板的形式。试样安装前，预先在玻璃板上涂一薄层凡士林。因此可以认为试样在拉伸过程中消除了摩擦力的影响。

2.2避免偏心受拉

试样的抗拉强度很小，即使微小的偏心也会给试验结果带来误差。本装置采用简单有效的方法，可以保证试样轴心受力。当试样的正截面中心与光滑玻璃板中心线、传递拉应力的钢丝绳在同一直线上时，试样处于轴心受拉状态。为了满足这一要求，长方形玻璃板设计时正好位于仪器台座的正中央，通过两侧焊接的L形挡板将其牢牢固定。试验开始前，用黑色水墨笔在试样端板、玻璃板上画一条轴心线，安放试样，将试样截面中心与轴心线对齐。如图3所示。

图3　避免偏心受力

试验仪器台面不发生倾斜也是确保试样轴心受拉的重要条件，而目前的抗拉试验仪没有专门的横向调节装置，本试验在仪器台座底部安放一个水平尺，微调四角螺栓使水准气泡对中，从而使仪器在横向保持水平。

2.3夹具设计

试样的端头部位连接目前采用的方法有[10-12]：冻结端头法、胶结法和夹具法。其中冻结端头法要求工艺较高，在一般条件下无法使用；仅仅使用胶结法，试样容易在端部胶结处破坏；夹具法虽然应用较多，但对夹具的精度要求较高，很容易受端部效应的影响。

试样夹具设计向来是个难题，现有的单轴拉伸仪器中由于夹具刚度很大，而试样的强度低，刚度小，试样端部与夹具连接时，夹具会对端头造成一定程度的挤压，试样极易在端部断裂，导致其在受拉状态下的断裂情形不同[8-13]，使试验结果失真。本装置采用特定夹具并辅以胶水粘结的方法。即试样端头嵌入特定夹具中后，再用瞬间胶水粘结。

为了避免试样端部破坏，夹具设计为三面槽形，称为槽形夹具，采用3 mm厚的不锈钢材制成。为了得到不同规格大小试样的抗拉特性，根据要测试试样的不同截面大小，将夹具设计成不同的规格。试样另一端用2块宽度为3 cm的橡胶块与端板连接，这里称其为软夹具。夹具示意见图4。试验时将试样一端嵌入槽形夹具中，涂抹502瞬间胶水使端头与夹具联接牢固，另一端用502胶水将试样端头、软夹具、端板联接成一整体。如图1所示。试样两端端头的连接主要通过瞬间胶水的粘结力，夹具本身对端头没有挤压作用，端头处于柔性侧限状态。同时，夹具的设计使试样两端形成刚度过渡段，从而避免了端部应力集中。由于胶水的作用，试样与夹具之间不会产生滑动和脱拔现象。试样的有效长度不包括两夹具中的尺寸。根据圣维南原理，夹具对试样有效长度内的应力影响可以不计(试验中，试样均在有效长度内断裂)。

图4　夹具

2.4模具设计

试验所用试样为长方体，不同于普通的圆柱体试样，不能用实验室现有模具制样。根据试验要求，设计出一套可以制作不同截面、不同长细比的长方体试样模具，材质为不锈钢。该套装置主要由矩形盒、对称分布的可调螺栓杆、3 mm厚的不同尺寸的可调板块组成。矩形槽顶部弯边可以有效防止击实功过大导致板块变形，影响试样尺寸精度；正方形板的作用是通过紧固螺栓将其顶紧，从而确保形成的长方体试样模子完全密合、没有缝隙。试样大小通过选用不同的截面板块和调节板块位置确定。板块上焊有螺母，与螺栓杆在同一高度，制样时拧紧螺栓，确保试样尺寸不发生改变。脱模时松开螺栓，取出试样即可，操作方便、可重复使用。如图5所示。

图5　模具实物

2.5仪器操作和注意事项

试验装置操作简单，试验人员不需要专门学习。试验操作步骤如下。

(1)拧动仪器台座的四角螺栓，调节高度，当放在光滑玻璃板上的试样有向下滑动趋势时为宜，此时微调螺栓的高度，使仪器底部安放的水平尺内的水准气泡居中，紧固螺母。

(2)在光滑玻璃板上涂一薄层凡士林，并画出与试样轴心重合的中心线，在三面槽型夹具内部涂抹502瞬间胶水，将制好的试样一端端头嵌入其中。试样另一端头粘接到试样端头板上，并在试样端头两侧黏贴2块宽度为3 cm、高度与试样齐平的薄橡胶块，需保证试样正截面中心与玻璃上预先画好的中线对中。

(3)在仪器左侧安放带有位移计的磁力座，磁力座牢牢吸附在底板上，百分表与试样端部接触，实验前将百分表调零。

(4)静待3 min后开动秒表，开始施加砝码，同一级荷载中，每过1 min读数1次，当2次位移值之差在0.01 mm范围内时，视为读数稳定，读取百分表数值。然后施加下一级荷载直至试样断裂。土体的抗拉强度和极限拉应变很小，对试样缺陷很敏感，所以试样制作、养护、安装，到最后读数都必须精心进行[14]。尤其应当注意以下几点。

①重塑土的制样采用分层压实法(分3层)，并严格控制每一层的高度，目的是使形成的试样内部击实均匀。

②两端夹具应当和试样粘接牢固，在试样端部形成三面柔性侧限，避免试样端部破坏。

③确保试样截面轴心与玻璃板中心线重合，以及水平尺水泡居中，确保试样不受偏心影响。

④粘接试样端头与三面夹具时，应避免将胶水与玻璃板粘住，否则试样将无法承受拉力。

⑤施加砝码过程中应当先加重砝码，后加轻砝码，质量逐渐减小。抗拉强度值用拉断时的砝码总重与上一级砝码总重的平均值确定。

3　试样合理尺寸试验研究

目前土的单轴拉伸试验采用的试样规格没有统一标准，使得试验结果存在差异。毫无疑问，试样没有标准，就无法完善土体轴向拉伸试验规范。这将给以后深入研究土的抗拉试验带来诸多不变。

将试样制作成正方形截面的长方体块，通过控制试样的截面大小和长细比，获得长方体试样的合理尺寸，为以后的研究提供理论依据。土样取自新建宝兰客运专线天水南车站，简称“宝兰”黄土。呈黄褐色，偶尔可见微小孔隙。其物理力学性质见表1。

表1　黄土的主要物理力学指标

将现场取回的宝兰黄土风干、碾碎、过2 mm筛，按照试验规范配置成试验要求的含水率和干密度[15]。利用模具制作成不同尺寸(控制截面大小和长细比两个因素)的长方体试样，如图6所示。试验研究自由形状试样的抗拉特性。

图6　试样制备

3.1不同截面试样的拉伸试验3.1.1试验方案

只改变试样的截面大小，分析截面大小对抗拉特性的影响规律。参照三轴试验，试样长细比定为2.5，将重塑黄土制成不同截面大小的试样。试样物理状态相同，试样含水率取ω=18.0%，低于塑限值。干密度小于最大干密度，取为ρd=1.30 g/cm3。试样尺寸的详细参数如表2所示。

表2　不同截面重塑黄土参数

为使试验结果更具有说服力，每一组试样确保得到6个有效数据(即试验时试样均在有效长度内断裂)。见图7。

图7　试样有效断裂

3.1.2试验结果分析

对每组试样得到的6个有效数据进行分析，结果表明：从试样破坏时应力和应变的平均值来看，抗拉强度的平均值在14.2～14.6 kPa，极限位移的平均值在8×10-2～9×10-2mm。说明在ω=18.0%，ρd=1.30 g/cm3的情况下(含水率ω≤ωp)，抗拉强度和极限位移不随截面的变化而变化。

图8　截面边长对抗拉特性的离散性影响

含水率和干密度相同的情况下，理论上讲，试样内部的物理结构相同，影响抗拉强度的基质吸力和土颗粒之间的联接力相同，不同大小的正截面上可以承受的极限拉应力即抗拉强度也是相同的。据此试验结果可以推断出：即使试样含水率的选取高于塑限值时，相应的抗拉强度值也不随截面大小变化。

本次试验中，黄土塑限值ωp=20.0%，参考有关文献[16]，当试样含水率低于塑限值时，试样以脆性断裂为主。试样在拉伸过程中，承受的拉力与内部产生的应变可看做线弹性关系。当拉应力达到抗拉强度时，弹性应变恰好达到极值，试样突然断裂，所以试验中不同截面试样的抗拉强度相同时，极限位移值也基本相同。

进一步计算抗拉强度值和极限位移值的极差和标准差，将得到的数据结果列于表3。

极差公式

(1)

(2)

标准差公式

(3)

(4)

式中R1，σ1——抗拉强度的极差和标准差；

R2，σ2——极限位移的极差和标准差；

an——同组试验的抗拉强度值；

bn——同组试验的极限拉伸位移值。

表3　试验数据离散型分析

将极差、标准差和截面的关系绘制于图8所示的直角坐标系中。

从图8(a)、图8(b)看出，截面边长为2.5 cm的6个试样组的抗拉强度和极限位移极差值最小，说明这一组数据的离散程度最小，得到的试验数据最稳定。

在图8(c)、图8(d)中，截面边长4 cm的试样组得到的抗拉强度标准差值最小，其值为0.66 kPa，略小于截面边长2.5 cm的试样组，其标准差为0.88 kPa。由于截面太大时容易引起制样时内部击实不均匀、且相应质量较大，用土量增加；截面2 cm和2.5 cm的试样组得到的极限位移的标准差最小，均为0.45×10-2mm。但试验发现，截面2 cm的试样由于尺寸偏小，在安装试样过程中容易发生破损现象。综合分析，截面边长为2.5 cm的试样尺寸最为合理。

3.2不同长细比试样的拉伸试验

3.2.1试验方案

通过前面试验数据分析，得出试样截面边长为2.5 cm时是合理的。下面仅改变试样长细比，分析试样截面边长在2.5 cm时，长细比对抗拉特性的影响规律。

在试验方案的选取上，一开始与上节试验相同，试样ω=18.0%，ρd=1.30 g/cm3。在试验完成将近一半的时候，发现所有试样均突然断裂，呈脆性破坏。试验数据显示，不同长细比试样的抗拉强度和极限破坏位移基本不变。联想到拉应力计算公式：σ=F/(a2)，抗拉强度在确定截面条件下，不随长细比变化的现象不难解释。

此时试验含水率依然是ω=18.0%，小于塑限值ω=20.0%，所有试样均为脆性断裂，在这种情况下，试样内部土颗粒之间的粘结力非常微小，几乎不能承受拉伸变形，所以不同长细比下的试样，当试样达到抗拉强度时，试样的拉伸位移来不及变化就断裂了。由上节讨论和试验发现，试样含水率在塑限以下和以上时表现出不同的脆塑性断裂形式，本次试验中试样的两种断裂形式如图9所示。因此，当试样含水率高于塑限值时，试样的破坏位移肯定随长细比的不同而不同。

图9　试样断裂形态

考虑到这一点，将试验方案做了改动，在接下来的试验中，含水率高于塑限值，所有试样含水率和干密度控制为ω=22.0%，ρd=1.45 g/cm3。这样既能像第一节中通过数据极差和位移差的分析得到试样合理尺寸，又可以讨论ω≥ωp时，长细比对极限位移的影响规律。试样的详细参数如表4所示。

表4　不同长细比重塑黄土参数

3.2.2试验结果分析

每一相同长细比下的试样得到6组有效的抗拉强度和极限位移值。试验结果表明：当试样ω=22.0%，ρd=1.45 g/cm3时，抗拉强度平均值在14.4～14.9 kPa，不随长细比的变化而变化。极限拉伸位移最大的平均值较最小的平均值高19.55×10-2mm，试样的极限拉伸位移随长细比的增大呈线性增长规律，变化明显。极限拉伸位移随长细比的变化关系如图10所示。

图10　极限拉伸位移与长细比的关系

试验中试样ω≥ωp，百分表读数显示，试样在拉伸过程(逐级施加砝码)中均有明显位移，拉伸变形表现为塑性变形的特征。断裂时，极限拉伸位移最大达到32.05×10-2mm。试样的极限拉伸位移值并不是断裂面或某一截面的拉伸位移，而是在试样有效长度范围内，各截面上产生的拉伸位移值的叠加总和。

由抗拉强度的理论公式σ=F/(a2)可知，受拉过程中，试样长度范围内各正截面上每一点承受的拉应力相同。试样的物理条件完全相同，即干密度和含水率完全相同时(本试验含水率高于塑限值)，从微观上讲，相同拉应力下，即使不同长细比的试样，每一截面上产生的微小拉伸位移也是基本相同的。所以试样的长细比增大时，产生的极限位移，也就是各截面上产生的拉伸位移值的总和就会越大。数据拟合发现极限位移b与长细比l/a的关系式为：b=9.7067×(l/a)-6.97，R2=0.9993。

还可以推断出：因为σ=F/(a2)，所以当试样含水率低于塑限值时，相同正截面，不同长细比试样获得的相应抗拉强度值也是相同的。

进一步计算抗拉强度值和极限位移值的极差和标准差，将得到的数据结果列于表5中。

表5　试验数据离散性分析

将所得极差、标准差和长细比的关系绘制于图11的直角坐标系中。从图11(a)、图11(b)看出，在极差方面，长细比为3的试样组所得到的抗拉强度和极限位移值离散性最小。在图11(c)、图11(d)中，在强度标准差上，长细比3的试样组为0.53 kPa，长细比2.5的试样组为0.52 kPa，基本相同，说明长细比在2.5～3.0之间测得的抗拉强度值最稳定；在位移标准差上，长细比为3的试样组略大于长细比4，但是长细比为4的试样体积相对较大，容易引起试样内部击实不均匀、且用土量大，不经济。综合分析，长细比取3较为合理。

图11　长细比对抗拉特性的离散性影响

4　结论

(1)设计了1台简易轴向拉伸试验仪，此装置有如下优点：能够有效减小端部效应、摩擦阻力和避免偏心受力影响；模具可以制作不同截面大小和长细比的重塑土长方体试样，并可重复使用；不受地点限制，实用性强。可以获得不同尺寸试样的抗拉强度和拉伸位移值。

(2)自由土体长方体黄土试样拉伸试验结果表明，在ω=18.0%，ρd=1.30 g/cm3的情况下，对不同截面试样进行拉伸试验，得到平均抗拉强度值在14.2～14.6 kPa，平均极限位移值在8×10-2～9×10-2mm。在ω=22.0%，ρd=1.45 g/cm3的情况下，对不同长细比试样进行拉伸试验，得到平均抗拉强度值在14.4～14.9 kPa，平均极限位移值b随长细比l/a的增加逐渐增加，呈线性增长趋势，拟合关系式为b=9.706 7×(l/a)-6.97。还可以推断出：不论试样含水率小于或大于塑限值，其他条件相同，测得抗拉强度值不会受截面大小的影响；由拉应力计算公式：σ=F/(a2)，不论试样含水率小于或大于塑限值，其他条件相同，得到的抗拉强度值不随长细比的变化而变化。

(3)自由长方体黄土重塑试样拉伸试验的合理尺寸为：截面边长为2.5 cm，长细比为3。

(4)本次试验结果没有与未改进的仪器测试结果进行对比，以后可在这方面进行对比分析，以突出改良试验仪的优越性；拉伸装置加砝码的方式不能实现连续加载，以后在试验仪连续加载方面需进行改进；本文仅研究了正方形截面的长方体试样的规范尺寸，对圆柱状试样在轴向拉伸试验的可能性、规范尺寸也需要进行研究。

[1]叶朝良.黄土隧道施工地表裂缝形成机理及控制技术研究[D].成都：西南交通大学，2012.

[2]Tezera F. Azmatch.et. al. Tensile Strength and stress-strain Behavior of Devon Silt under Frozen Fringe Conditions[J]. Cold Regions Science and Technology， 2011，68:85-90.

[3]张云，陈梦芸.击实黏土抗拉强度研究[J].水文地质工程地质，2015，42(4)：56-73.

[4]汤连生，桑海涛，罗珍贵，等.土体抗拉张力学特性研究进展[J].地球科学进展，2015，30(3)：297-309.

[5]Surendra B. Tamrakar， et al. Development of a new Soil Tensile Strength Test Apparatus[C]∥Paul W M. Site Characterization and Modeling(GSP 138). Austin， Texas: Geotechnical Special Publication， ASCE， 2005:2291-2300.

[6]张辉，朱俊高，王俊杰，等.击实砾质土抗拉强度试验研究[J].岩石力学与工程学报，2006，25(S2)：4186-4190.

[7]曾召田，吕海波，赵艳林，等.简易单轴拉伸仪的研制及制样方法探讨[C]∥第九届全国工程地质大会论文集.工程地质学报，2012，20(增3)：621-626.

[8]张绪涛，张强勇，高强，等.土工直接拉伸试验装置的研制及应用[J].岩土工程学报，2014，36(7)：1309-1316.

[9]路立娜，樊恒辉.土体单轴抗拉强度试验仪器的研制[J].工程勘测设计，2014，36(9)：113-115.

[10]Haefeli R. Investigation and Measurements of Shear Strength of Saturated Cohesive Soil[J]. Geotechnique， 1951，2(3)：186-208.

[11]Lovell C W，Umakant Dash. Tensile Strength of Clays[J]. Proc 3rdSoutheast Asian Conf Soil Eng， 1972.

[12]Kezdi A.土石坝材料的拉伸强度和弯曲强度[J].水利水运科技情报，1974(S3).

[13]党进谦，张伯平，熊永.单轴土工拉伸仪的研制[J].水利水电科技进展，2001，21(5)：31-32.

[14]李广信.高等土力学[M].北京：清华大学出版社，2004.

[15]中华人民共和国铁道部.TB10102—2010铁路工程土工试验规程[S].北京：中国铁道出版社，2011.

[16]孙萍.黄土破裂特性试验研究[D].西安：长安大学，2007.

The Design of Simple Axial Tensile Testing Instrument and Experimental Study of Reasonable Sample Size

YE Chao-liang1， HE Shi-xin1， HOU Yan-le2

(1.School of Civil Engineering， Shijiazhuang Tiedao University， Shijiazhuang 050043， China;2.Nanjing Hydraulic Research Institute， Nanjing Jiangsu 210029， China)

On account of the defects and shortcomings of the existing geotechnical tensile instrument， a set of simple axial tensile testing instrument is designed and improved. By the design of adjustment bolts on the four corners and fixtures， the frictional resistance and end stress concentration are eliminated， and the control of axial line prevents sample eccentric tension to fulfill axial tensile tests of rectangular specimens of different size. As there is no unified standard currently for sample size， a tensile device is designed test the samples with different cross section and slenderness ratio so as to determine specified sample size and analyze the influence of sample size on the tensile properties，. The test results are as follows: whenω=18.0%，ρd=1.30 g/cm3， the average tensile strength value is between 14.2～14.6 kPa and the average displacement limit value is 8×10-2～9×10-2mm of samples with different cross section; whenω=22.0%，ρd=1.45 g/cm3， the average tensile strength value of the samples with different slenderness ratio is between 14.4～14.9 kPa and the relation between the average displacement limit value and slenderness ratio can be expressed asb=9.706 7×(l/a)-6.97. The analyses results show that: when the sample physical conditions are the same， tensile strength values are not affected by cross section and the slenderness ratio whether the moisture content is less or greater than the omega plastic limit， and when the water content is below the plastic limit， the limit tensile displacement doesn’t change with change of the section of specimen; when the water content is higher than plastic limit， the correlation of the limit tensile displacement with slenderness ratio tends to be increasing linear. The calculation of the poor and the standard deviation of tensile strength of each group’s samples and the analysis of the discreteness data suggest that the reasonable specimen size is 2.5 cm for section length and 3 for slenderness ratio with respect to the difficult degree of actual sample preparation and the amount of soil， which may provide reliable basis for future research on tensile strength of soil．

Loess; Tensile test; Frictional resistance; Stress concentration; Reasonable size

2015-12-23；

2016-04-08

国家自然基金项目(50978172)；铁道部科技研究开发计划项目(2010G018-B-4)；国家大学生创新创业训练计划(201410107018)

叶朝良(1969—)，男，教授，工学博士，从事岩土工程方面的教学与科研工作，E-mail:yechl@stdu.edu.cn。

何世鑫(1988—)，男，硕士研究生，研究方向：岩土工程防护与治理，E-mail:1511278969@qq.com。

1004-2954(2016)09-0009-07

TU432

ADOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.09.003