專利名稱:樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及樹木力學(xué)領(lǐng)域,特別涉及樹木根系與土壤之間的摩擦強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。
背景技術(shù):
樹木將上部所受到的荷載傳遞到土壌中,所以林木根系對(duì)固持土體和固持植株均發(fā)揮著重要作用,但這種固持作用主要取決于根系與土壤之間的摩擦和黏結(jié)。樹木根系與土壤之間的摩擦強(qiáng)度測(cè)定,傳統(tǒng)的方法是在室內(nèi)對(duì)截取的樹根進(jìn)行實(shí)驗(yàn),由于經(jīng)過擾動(dòng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果離散性很大,目前雖然可以測(cè)試群根平均摩擦強(qiáng)度來代替單根摩擦強(qiáng)度,即受載對(duì)象是單個(gè)含根土臺(tái),但實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍舊具有偶然性和較大的離散性,測(cè)得的數(shù)據(jù)并不具有代表性。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實(shí)用新型提供ー種操作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確的樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置,距離樹木一定距離向地面以下開鑿有實(shí)驗(yàn)槽,在實(shí)驗(yàn)槽內(nèi)靠近樹木的ー側(cè)削有實(shí)驗(yàn)土臺(tái),實(shí)驗(yàn)土臺(tái)通過反カ樁、千斤頂、鋼索及加載框進(jìn)行加載、通過拉カ計(jì)、位移計(jì)進(jìn)行測(cè)量,在實(shí)驗(yàn)槽內(nèi)切削有多個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái),每個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái)的四周均套設(shè)有加載框,每個(gè)加載框的同一側(cè)均連接有鋼索,每根鋼索串聯(lián)拉カ計(jì)后與安設(shè)在反力樁上的千斤頂連接以對(duì)樹根進(jìn)行加載,每個(gè)加載框與地面之間設(shè)置有測(cè)量加載框位移量的位移計(jì),實(shí)驗(yàn)土臺(tái)外側(cè)的全部樹根上設(shè)有應(yīng)變片,共同形成多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置。上述的實(shí)驗(yàn)土臺(tái)中的第一實(shí)驗(yàn)土臺(tái)及與其連接的加載框、鋼索、反カ樁及千斤頂?shù)闹行木€處于樹木的同一經(jīng)線方向上,其余的實(shí)驗(yàn)土臺(tái)及與其連接的加載框、鋼索、反カ樁及千斤頂?shù)闹行木€與第一實(shí)驗(yàn)土臺(tái)及與其連接的加載框、鋼索、反カ樁及千斤頂?shù)闹行木€相互平行設(shè)置。上述的相鄰的兩實(shí)驗(yàn)土臺(tái)之間具有一定的間隙。上述的反力樁為給千斤頂提供反力的打入或壓入土中的木樁或水泥樁或金屬樁。上述的加載框使用木材或鋼材制成,加載框包圍在每個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái)的四周,加載框內(nèi)與實(shí)驗(yàn)土臺(tái)四周之間的空隙用土密實(shí)填充。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)突出且有益的技術(shù)效果是本實(shí)用新型經(jīng)過對(duì)有根土臺(tái)和無根土臺(tái)進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)及對(duì)多根樹根進(jìn)行測(cè)定,使得實(shí)驗(yàn)的擾動(dòng)小,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的離散性小,根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)及計(jì)算得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有代表性,實(shí)驗(yàn)的可靠性高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,而且本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)成本相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)增加不大,適用于對(duì)樹木根系原位群根拉拔的精確實(shí)驗(yàn)。
圖I為本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)原理圖。圖2為圖I的剖A-A向剖視示意圖。圖3為本實(shí)用新型的無根土臺(tái)的受カ狀況示意圖。圖4為本實(shí)用新型的有根土臺(tái)的受カ狀況示意圖。圖中標(biāo)記說明1-樹木;2_地面;3_須切斷的樹根;4_應(yīng)變計(jì);5_ 土臺(tái)內(nèi)根系;6-有根土臺(tái);7_加載框;8_鋼絲;9_拉カ計(jì);10_反カ樁;1ト千斤頂;12-實(shí)驗(yàn)槽;13-位移計(jì);14_無根土臺(tái)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖以具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步描述,參見圖1-4 樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置,距離樹木I 一定距離LI向地面2以下開鑿有實(shí)驗(yàn)槽12,在實(shí)驗(yàn)槽12內(nèi)靠近樹木I的ー側(cè)削有實(shí)驗(yàn)土臺(tái),實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14通過反カ樁10、千斤頂11、鋼索及加載框進(jìn)行加載、通過拉カ計(jì)、位移計(jì)進(jìn)行測(cè)量,在實(shí)驗(yàn)槽內(nèi)切削有多個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14,每個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14的四周均套設(shè)有加載框7,每個(gè)加載框7的同一側(cè)均連接有鋼索8,每根鋼索8串聯(lián)拉カ計(jì)9后與固定在反カ樁10上的千斤頂11連接以對(duì)樹根I進(jìn)行加載,每個(gè)加載框7與地面12之間設(shè)置有測(cè)量加載框7位移量的位移計(jì)13,實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14外側(cè)的全部樹根上設(shè)有應(yīng)變片4,共同形成多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置。上述的實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14中的第一實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6及與其連接的加載框7、鋼索8、反カ樁10及千斤頂11的中心線處于樹木I的同一經(jīng)線方向上,其余的實(shí)驗(yàn)土臺(tái)14及與其連接的加載框7、鋼索8、反カ樁10及千斤頂11的中心線與第一實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6及與其連接的加載框7、鋼索8、反カ樁10及千斤頂11的中心線相互平行設(shè)置。上述的相鄰的兩實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6與14之間具有一定的間隙L3,實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14與地面2之間具有一定的間隙L2。上述的反カ樁10為給千斤頂11提供反力的打入或壓入土中的木樁或水泥樁或金屬樁。上述的加載框7使用木材或鋼材制成,加載框7包圍在每個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14的四周,加載框7內(nèi)與實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14四周之間的空隙用土密實(shí)填充。圖3、4的土臺(tái)的受カ狀況示意圖掲示了土臺(tái)的受カ情況,其底面受到下部土壤對(duì)其的水平力Ts,由土壌抗剪強(qiáng)度形成;其側(cè)面受到千斤頂加載力 Υ(無根土臺(tái))和Tui(有根土臺(tái)),對(duì)于有根土臺(tái)來說,土臺(tái)側(cè)面還受到樹根對(duì)其的水平力Τκ。如果土臺(tái)土壤與樹根之間的摩擦力用T來表示,則可建立以下的關(guān)系式
'T = Tr (I)< Tl =Ts (2)
TLR =TS +TR ⑶本實(shí)用新型依據(jù)上述關(guān)系式,提供了測(cè)定T的兩種方法方法I :通過在每個(gè)根系5上安設(shè)應(yīng)變片4,并測(cè)定樹根走向、直徑和彈性模量,來直接求得τκ,并依據(jù)關(guān)系式(I),求出T ;方法2 :對(duì)無根土臺(tái)14進(jìn)行加載試驗(yàn),用拉カ計(jì)9測(cè)得IV,并依據(jù)關(guān)系式(2),求得Ts ;對(duì)有根土臺(tái)6進(jìn)行加載試驗(yàn),用拉カ計(jì)9測(cè)得Tui,并依據(jù)關(guān)系式(3),求得Tk ;再依據(jù)關(guān)系式(I),求出T ;其中,Ts還通過土抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和重度實(shí)驗(yàn)測(cè)得參數(shù)來計(jì)算確定。利用多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法,是按下述步驟進(jìn)行的 (I)距離樹木I合適位置在地面12上向下挖掘?qū)嶒?yàn)槽12,并在實(shí)驗(yàn)槽12中切削出兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14 ;(2)安裝反カ樁10,用鋼索8分別與反カ樁11、千斤頂11及加載框7連接;(3)將實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14分為ー個(gè)有根土臺(tái)6和ー個(gè)以上的無根土臺(tái)14 (本實(shí)施例有2個(gè)無根土臺(tái)14),用電鋸或手鋸仔細(xì)切除無根土臺(tái)14內(nèi)的全部樹根31,切除不與實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14連接的實(shí)驗(yàn)土臺(tái)側(cè)的多余樹根;(4)安裝拉カ計(jì)9、位移計(jì)13和應(yīng)變片4 :在反カ樁10與加載框7之間的鋼索8上串聯(lián)上拉カ計(jì)9,在地面2與加載框7之間連接上測(cè)量加載框7位移量的位移計(jì)13,在與有根土臺(tái)6相連的有根土臺(tái)6外側(cè)的全部樹根上設(shè)置應(yīng)變片4 ;(5)先后對(duì)有根土臺(tái)6和無根土臺(tái)14進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn),前者加載作用點(diǎn)在有根土臺(tái)6的根系中心,后者加載作用點(diǎn)在無根土臺(tái)14的底部;(6)測(cè)量土壤重度和土壤抗剪強(qiáng)度指標(biāo),以及實(shí)驗(yàn)土臺(tái)6、14內(nèi)的根系結(jié)構(gòu)、單根走向、直徑隨長(zhǎng)度的變化、根系長(zhǎng)度,并截取樹根進(jìn)行室內(nèi)拉伸實(shí)驗(yàn)求得樹根彈性模量。以上所揭露的僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已,當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍,因此依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化,仍屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置,距離樹木一定距離向地面以下開鑿有實(shí)驗(yàn)槽,在實(shí)驗(yàn)槽內(nèi)靠近樹木的一側(cè)削有實(shí)驗(yàn)土臺(tái),實(shí)驗(yàn)土臺(tái)通過反力樁、千斤頂、鋼索及加載框進(jìn)行加載、通過拉力計(jì)、位移計(jì)進(jìn)行測(cè)量,其特征在于在實(shí)驗(yàn)槽內(nèi)切削有多個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái),每個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái)的四周均套設(shè)有加載框,每個(gè)加載框的同一側(cè)均連接有鋼索,每根鋼索串聯(lián)拉力計(jì)后與安設(shè)在反力樁上的千斤頂連接以對(duì)樹根進(jìn)行加載,每個(gè)加載框與地面之間設(shè)置有測(cè)量加載框位移量的位移計(jì),實(shí)驗(yàn)土臺(tái)外側(cè)的全部樹根上設(shè)有應(yīng)變片,共同形成多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于所述的實(shí)驗(yàn)土臺(tái)中的第一實(shí)驗(yàn)土臺(tái)及與其連接的加載框、鋼索、反力樁及千斤頂?shù)闹行木€處于樹木的同一經(jīng)線方向上,其余的實(shí)驗(yàn)土臺(tái)及與其連接的加載框、鋼索、反力樁及千斤頂?shù)闹行木€與第一實(shí)驗(yàn)土臺(tái)及與其連接的加載框、鋼索、反力樁及千斤頂?shù)闹行木€相互平行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于所述的相鄰的兩實(shí)驗(yàn)土臺(tái)之間具有一定的間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于所述的反力樁為給千斤頂提供反力的打入或壓入土中的木樁或水泥樁或金屬樁。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于所述的加載框使用木材或鋼材制成,加載框包圍在每個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái)的四周,加載框內(nèi)與實(shí)驗(yàn)土臺(tái)四周之間的空隙用土密實(shí)填充。
專利摘要本實(shí)用新型屬于樹木力學(xué)領(lǐng)域,涉及樹木根系原位群根拉拔實(shí)驗(yàn)的多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置,包括應(yīng)變計(jì)、拉力計(jì)、位移計(jì)、有根土臺(tái)、無根土臺(tái)、千斤頂、反力樁、鋼索、加載框,距離樹木合適位置在地面下開鑿實(shí)驗(yàn)槽,并在實(shí)驗(yàn)槽中切削出多個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái),包括有根土臺(tái)和無根土臺(tái),實(shí)驗(yàn)土臺(tái)上套上加載框,對(duì)應(yīng)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)土臺(tái)均具有一個(gè)反力樁,通過千斤頂、反力樁、鋼絲索和加載框進(jìn)行加載,通過拉力計(jì)、位移計(jì)和應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量,共同形成多聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置,具備數(shù)據(jù)離散性小、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn),適用于對(duì)樹木根系原位群根拉拔的精確實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01N19/00GK202471566SQ20122001345
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者胡忠志, 金勇 申請(qǐng)人:臺(tái)州學(xué)院, 胡忠志