体会产生一定的影响。因此，本文采用滤纸法来对劈裂后的黄土试样进行基质吸力的测量，虽然黄土试样在劈裂后的含水率和结构会发生微小的变化，但对基质吸力的影响并不大，且测量结果与劈裂时黄土试样的抗拉强度具有唯一的对应关系。
基质吸力测量采用的滤纸是杭州新华造纸厂的“双圈”牌NO.203型滤纸，其率定曲线方程为[10]
lgS=5.493-0.076wf，wf≤47%（1）
lgS=2.470-0.012wf，wf>47%（2）
式中：S为吸力（kPa）;wf为滤纸的含水率（%）。
试验时，先将试验所用的滤纸烘干;为了保证滤纸不受土样的污染，将滤纸3张一组，并用精度为0.000 1 g的天平称量中间一张滤纸的重量;然后将3张一组的滤纸放在两个劈裂后的黄土土样中间，并用胶带将土样缝隙密封好，保证滤纸量测的是基质吸力;将土样放入玻璃瓶中，加以密封，放入26°的恒温箱中等待平衡。为了保证滤纸与土样水分之间充分的运移，并达到平衡，平衡时间不为7～10 d。平衡结束后，在30 s时间内用镊子取出中间那张滤纸称其质量[10]。根据滤纸的干质量与湿质量之差，计算出滤纸的平衡含水率，将其代入预先确定的滤纸的率定方程中，便可求得土体的基质吸力。
2试验结果分析
通过劈裂法、直接剪切和滤纸法分别得到了非饱和原状黄土的抗拉强度、抗剪强度和基质吸力试验数据，将所有数据经过整理成表2，并逐个对其进行分析。
2.1含水率对抗拉强度的影响
从表2可知，原状黄土的抗拉强度很小，只有几kPa到几十kPa，含水率从18%减少到7%时，其抗拉强度只增加了约15 kPa。根据表2绘制黄土的抗拉强度与含水率的关系曲线（图1），可以看出，土体含水率对原状黄土的抗拉强度的影响比较明显，随土体的含水率增大原状黄土的抗拉强度表现为非线性的减小。对图1的数据进行拟合，发现黄土抗拉强度和含水率之间呈良好的负指数关系，可表示为
σt=49.08exp（-0.11w）（3）
式中：σt为抗拉强度（kPa）;w为含水率（%）。
这与孙萍[3]等人对原状黄土抗拉强度的研究结果是相似的。
当含水率较低时，曲线斜率较陡，土体抗拉强度受含水率的变化影响较为明显;在高含水率时，土体抗拉强度受含水率的变化影响较小，在该段含水率时，曲线斜率较缓;因此土体抗拉强度随含水率的变化在低含水率时比在高含水率时更加敏感。
对于同一种干密度的原状黄土来说，影响其抗拉强度的主要是土中胶结物质的成分、含量以及土的含水率，即：由碳酸盐、石膏和盐类薄膜等化学胶结作用形成加固凝聚力和随含水率变化的基质吸力以及毛细力形成的吸附强度。因为干密度一定的原状黄土，土体中的化学胶结物质的成分和数量是一定的，但随着黄土含水率的减小，黄土中的化学胶结物质在浓度上有所增大，其胶结作用得到增强，因此其形成的加固凝聚力有所增加;同时随着含水率的减小，黄土的基质吸力也逐渐增大。本试验中黄土含水率小于塑限（195%），黄土中主要存在强结合水和弱结合水，随着黄土中含水率的减小，基质吸力急剧增加，因此基质吸力形成吸附强度也得到增大;而当含水率逐渐增大时，黄土中主要为毛细水和自由水，基质吸力减小，当黄土中含水率达到饱和时，基质吸力消失。
2.2基质吸力对抗拉强度的影响
根据表2中数据绘制出的黄土抗拉强度和基质吸力的关系图（图2），可以看出，抗拉强度随基质吸力的增大而增大，拟合曲线基本上是幂函数关系，可表示为
σt=9.315（ua-ub）0.239（4）
式中：σt为抗拉强度（kPa）;（ua-ub）为基质吸力（MPa）。
在非饱和土力学中，基质吸力与含水率的关系曲线称为土水特征曲线，反映了吸力作用下土的持水性能[11]，因此土体中水的赋存状态和水土作用机制是影响土体中的基质吸力的主要因素。本次试验研究中，当土体中含水率处于塑限至缩限时，土体中的水主要为少量的弱结合水和大量的强结合水，此时土体中颗粒之间的作用力主要是负孔隙水压力和化学胶结力，基质吸力快速增大，颗粒之间吸附靠近，颗粒间接触面积和作用力增大，因此土体的抗拉强度必然增大;随着含水率的减小，土中的弱结合水膜变薄，并逐渐消失，土体中只存在强结合水，牢固吸附于土颗粒表面，其性质接近于固相[12]，此时的基质吸力也急剧增大，因此土体的抗拉强度也增大。但从图2可知，随着基质吸力的增大，尤其是基质吸力大于约8 MPa时，土体的抗拉强度增大幅度远远小于基质吸力的增大幅度，这可能是土体含水率小于缩限时，基质吸力对抗拉强度的影响有限，并非所有的基质吸力都可以转化为土体的抗拉强度。
2.3抗拉强度和黏聚力的关系
通过整理本文表2中直接剪切试验数据和抗拉强度数据制成图3。由图3可知，原状黄土的抗拉强度随黏聚力的增大而增大，且抗拉强度远远小于黏聚力，但两者之间存在良好的线性关系，其拟合公式如下：
σt=a×c-b（5）
式中：c为黏聚力（kPa）;a和b为随土的类型和试验方法而变化的参数，本次试验用土a=0.372，b=2.353，相关系数R=0.984。
对于土体的抗拉强度总是小于黏聚力，原因主要是土体在剪切试验时，其上竖直荷载使得土体在剪切时土颗粒间的接触面增多，同时颗粒间的距离大幅减小，提高了土体之间的联结，且在试样破坏过程中，破坏面还是接触的，颗粒之间仍然存在粘结作用;但在拉伸试验下，土粒间的距离增加，颗粒间的接触点数目减少，且随着拉应力的增加，颗粒接触点数目基本消失，因此土体的抗拉强度总是小于粘聚力。
根据卢宁（2006）提出的非饱和土的抗剪强度公式[11]和基于Mohr-Coulomb破坏准则推导的吸应力与单轴抗拉强度的关系式[15]，可以得出抗拉强度与黏聚力的关系如下：
σt=2tanφtan（π4-φ2）c′-ctanφ′（6）
众所周知，在非饱和土力学中，认为内摩擦角φ与基质吸力的变化无关，因此内摩擦角φ可通过估算基质吸力为0时的有效内摩擦角φ′来代替，并把抗拉强度σt的负号去掉，便可以得到
σt=2tan（π4-φ′2）c-2tan（π4-φ′2）c′（7）
从公式（7）可以看出，土体的抗拉强度是与土的黏聚力、有效内摩擦角和有效黏聚力有关的变量，也即是非饱和土黏聚力的线性函数，因此从理论上解释了土体抗拉强度与抗剪强度呈良好线性关系的原因。
但本文运用的是间接方法中的劈裂法得到土体的抗拉强度，其在数值上较直接拉伸试验偏小，因此无法直接套用该公式来进行计算;同时直接快剪是无法控制基质吸力的，但仍然可以显示出土体抗拉强度与黏聚力的线性关系，只是精度上存在一定的误差。虽然本次试验没有在数据上没能够很好的验证上述公式，但李积彦等人[16]通过不同的抗拉试验方法得出黏性土的单轴拉伸法的抗拉强度是劈裂法的15倍，因此，对于黄土运用不同的拉伸试验方法其抗拉强度存在一定的误差，黄土的直接单轴拉伸试验与黏聚力的线性关系，需要进一步的研究来合理解释此公式。
3结论
（1）黄土的抗拉强度很小，随土体含水率的增大呈非线性的减小，两者之间呈递减的负指数关系;抗拉强度的变化在低含水率时比在高含水率时敏感。
（2）原状黄土抗拉强度随基质吸力的增大而增大，两者之间呈幂函数关系;但当土体含水率小于缩限时，基质吸力对抗拉强度的贡献是有限的，并非所有的基质吸力都可以转化为其抗拉强度。
（3）非饱和原状黄土的抗拉强度与凝聚力存在良好的线性关系，两者之间的线性关系应是其固有特性，并对此进行了理论上的解释。
（4）对于原状黄土抗拉强度的计算，认为在非饱和仪器下得到其抗剪强度后，可通过公式（6）和公式（7）来进行计算。
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