一種野外測(cè)試植物根系抗拔強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于植物根系抗拔強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種野外測(cè)試植物根系抗拔強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]植物根系的固土護(hù)坡作用是實(shí)施生態(tài)護(hù)坡的一種重要方式。植物根系和土共同組成根土復(fù)合體，對(duì)土體起到了加筋錨固作用，其破壞主要有根莖拉斷破壞和根土界面摩擦破壞兩種模式，這兩種破壞模式都與根系抗拔強(qiáng)度有關(guān)。因此，對(duì)植物根系的抗拔強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試是評(píng)價(jià)植物根系固土護(hù)坡效果的重要依據(jù)。
[0003]目前，植物根系抗拔強(qiáng)度測(cè)試主要有室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)兩類。室內(nèi)試驗(yàn)通過(guò)對(duì)采集根系進(jìn)行室內(nèi)測(cè)試獲得其抗拉強(qiáng)度。由于脫離植物生長(zhǎng)的土體環(huán)境，易造成根系樣本失水變干，獲得的結(jié)果與根系抗拉強(qiáng)度真實(shí)值之間存在差異。室內(nèi)測(cè)試方法獲得的是根莖材料的抗拉強(qiáng)度，僅能反映根莖拉斷破壞模式對(duì)根系抗拔強(qiáng)度的影響，不能反映根土界面摩擦破壞模式的不利影響。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)主要采用千斤頂一類的工程抗拔試驗(yàn)裝置進(jìn)行，操作復(fù)雜，費(fèi)用高，精度低，在植被覆蓋環(huán)境中適應(yīng)性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能適應(yīng)野外現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試要求的植物根系抗拔強(qiáng)度測(cè)試裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的解決方案是:
[0005]提供一種野外測(cè)試植物根系抗拔強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置，包括植物根莖夾具，還包括固定支架系統(tǒng)、加載裝置、固定環(huán)、杠桿、位移讀數(shù)鋼尺、轉(zhuǎn)換環(huán)、彈簧測(cè)力計(jì)和掛鉤；所述杠桿為兩端開(kāi)有豎向孔的伸縮鋼管，杠桿包括固定管和能縮進(jìn)固定管內(nèi)部的活動(dòng)端管，固定管的一端為固定段，固定管的另一端開(kāi)有豎向孔，所述活動(dòng)端管的一端能從固定管的固定段伸入固定管內(nèi)，且活動(dòng)端管能在固定管內(nèi)進(jìn)行伸縮調(diào)節(jié)，活動(dòng)端管的另一端開(kāi)有豎向孔；
[0006]所述固定支架系統(tǒng)包括主固定支架、位移讀數(shù)鋼尺固定支架；
[0007]所述主固定支架包括固定基座、轉(zhuǎn)動(dòng)支撐和至少三個(gè)支撐腳；所述固定基座包括基座面板、固定板和轉(zhuǎn)軸，且固定板和轉(zhuǎn)軸都至少設(shè)有三個(gè)；基座面板上設(shè)有螺紋通孔A，每個(gè)固定板上都設(shè)有螺紋通孔B和兩個(gè)U形槽，所述螺紋通孔B與螺紋通孔A對(duì)應(yīng)，固定板通過(guò)對(duì)應(yīng)的螺紋通孔B與螺紋通孔A疊加，利用螺栓穿過(guò)上下螺紋通孔固定連接在基座面板上；轉(zhuǎn)軸的兩端分別固定在相鄰兩個(gè)固定板的其中一個(gè)U形槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)相鄰相鄰兩個(gè)固定板的連接；
[0008]所述轉(zhuǎn)動(dòng)支撐包括鋼軸和兩個(gè)軸承；兩個(gè)軸承的下端分別通過(guò)連接螺栓固定在基座面板上，鋼軸的兩端分別固定在兩個(gè)軸承上；所述固定環(huán)包括相互連接的上環(huán)和下環(huán)，鋼軸能通過(guò)過(guò)盈配合與固定環(huán)的下環(huán)連接，所述杠桿能通過(guò)過(guò)盈配合與固定環(huán)的上環(huán)連接，實(shí)現(xiàn)主固定支架與杠桿的固定段中部相連；
[0009]所述支撐腳包括活動(dòng)支腳和固定腳套，活動(dòng)支腳的上端套設(shè)在固定腳套內(nèi)；所述固定腳套的上部設(shè)有通孔，固定基座上的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸能穿過(guò)對(duì)應(yīng)支撐腳中固定腳套的通孔，實(shí)現(xiàn)固定腳套與對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸連接固定，并使支撐腳能繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；固定腳套的下部設(shè)有鎖緊螺栓，用于固定套設(shè)在固定腳套內(nèi)的活動(dòng)支腳，并能通過(guò)調(diào)整活動(dòng)支腳伸縮進(jìn)固定腳套內(nèi)的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)支撐腳長(zhǎng)度的伸縮調(diào)節(jié)；
[0010]所述位移讀數(shù)鋼尺固定支架包括固定面板、伸長(zhǎng)桿和至少兩根支撐地叉；所述伸長(zhǎng)桿包括固定套管、能縮進(jìn)固定套管內(nèi)部的活動(dòng)管，所述活動(dòng)管的一端伸入固定套管的一端內(nèi)，且活動(dòng)管能在固定套管內(nèi)進(jìn)行伸縮調(diào)節(jié)，活動(dòng)管的另一端通過(guò)螺栓豎向固定有所述位移讀數(shù)鋼尺；固定套管的另一端通過(guò)連接螺栓固定在固定面板上，所述固定面板上設(shè)有通孔，支撐地叉的上端帶有螺紋，支撐地叉的上端能穿過(guò)固定面板上的通孔，并利用螺母與固定面板實(shí)現(xiàn)固定連接；
[0011]所述植物根莖夾具包括U型底座、連接螺桿、夾緊螺栓和夾塊，且?jiàn)A緊螺栓、夾塊各設(shè)有兩個(gè)；兩個(gè)夾塊以?shī)A持面相向設(shè)置在U型底座內(nèi)，且分別通過(guò)夾緊螺栓與U型底座的兩個(gè)槽邊連接，連接螺桿的一端固定在U型底座的槽底外部；
[0012]所述轉(zhuǎn)換環(huán)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)換環(huán)上設(shè)有內(nèi)螺紋通孔，連接螺桿的另一端通過(guò)穿過(guò)轉(zhuǎn)換環(huán)的內(nèi)螺紋通孔連接，實(shí)現(xiàn)連接螺桿與轉(zhuǎn)換環(huán)上的內(nèi)螺紋通孔構(gòu)成螺母螺桿連接副；轉(zhuǎn)換環(huán)再與所述彈簧測(cè)力計(jì)下端的鉤形結(jié)構(gòu)相連，彈簧測(cè)力計(jì)的下端帶有指示針，且指示針能指向固定在位移讀數(shù)鋼尺固定支架上的位移讀數(shù)鋼尺；彈簧測(cè)力計(jì)的上端，用于和杠桿的固定管端部豎向孔，利用掛鉤實(shí)現(xiàn)連接；
[0013]所述加載裝置包括加載砝碼盤和加載吊籃；所述加載吊籃包括至少兩根長(zhǎng)度相同的鋼絲繩，每根鋼絲繩的下端與加載砝碼盤連接，每根鋼絲繩的上端連接在一起，用于和杠桿的活動(dòng)端管端部豎向孔，利用掛鉤實(shí)現(xiàn)連接，即加載吊籃用于將加載砝碼盤吊設(shè)在杠桿的活動(dòng)端管端部。
[0014]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述野外測(cè)試植物根系抗拔強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置還包括彈簧，彈簧安裝在杠桿與基座面板之間，且彈簧與杠桿的連接點(diǎn)為杠桿的固定段上，固定段中部和活動(dòng)端管伸入點(diǎn)之間。
[0015]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述野外測(cè)試植物根系抗拔強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置還包括砝碼，砝碼用于在進(jìn)行植物根系抗拔強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，放置在加載砝碼盤上。
[0016]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述杠桿中的固定管和活動(dòng)端管之間、伸長(zhǎng)桿中的固定套管和活動(dòng)管之間，都設(shè)有限位結(jié)構(gòu)；限位結(jié)構(gòu)能在活動(dòng)端管或者活動(dòng)管的任意位置，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)端管與固定管之間，或者活動(dòng)管與固定套管之間的連接固定。
[0017]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述限位結(jié)構(gòu)采用擰緊螺栓，擰緊螺栓為一端帶有(與活動(dòng)端管或者活動(dòng)管形狀相吻合的)夾片。
[0018]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述野外測(cè)試植物根系抗拔強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置還包括可調(diào)節(jié)掛鉤，可調(diào)節(jié)掛鉤為穿設(shè)在口字形框架中間的帶有螺紋的螺桿，螺桿下端帶有鉤形結(jié)構(gòu)，可調(diào)節(jié)掛鉤能通過(guò)螺桿的升降，實(shí)現(xiàn)鉤形結(jié)構(gòu)的高度調(diào)節(jié)；所述可調(diào)節(jié)掛鉤設(shè)有兩個(gè)，一個(gè)可調(diào)節(jié)掛鉤設(shè)置在測(cè)力彈簧計(jì)與杠桿之間，可調(diào)節(jié)掛鉤下端的鉤形結(jié)構(gòu)與測(cè)力彈簧計(jì)的上端相連，可調(diào)節(jié)掛鉤的上端利用掛鉤和杠桿的固定管端部豎向孔實(shí)現(xiàn)連接；另一個(gè)可調(diào)節(jié)掛鉤設(shè)置在加載吊籃與杠桿之間，可調(diào)節(jié)掛鉤下端的鉤形結(jié)構(gòu)與加載吊籃的鋼絲繩相連，可調(diào)節(jié)掛鉤的上端利用掛鉤和杠桿的活動(dòng)端管端部豎向孔實(shí)現(xiàn)連接。
[0019]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述設(shè)置在杠桿兩端的掛鉤用于杠桿兩端的掛載，掛鉤的上端穿過(guò)杠桿的豎向孔，并利用螺母實(shí)現(xiàn)固定，掛鉤的下端用于和掛載連接。
[0020]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述支撐腳、固定板和轉(zhuǎn)軸都分別設(shè)有四個(gè)，且支撐腳、固定板和轉(zhuǎn)軸分別均勻設(shè)置，即相鄰支撐腳之間、相鄰固定板之間、相鄰轉(zhuǎn)軸之間，形成的角度都為90度。
[0021]本發(fā)明的工作原理:將植物根莖用夾具夾緊，在加載砝碼盤上不斷增加砝碼，利用杠桿原理，使植物根系不斷拉伸，直至被整體拔出，通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出植物根系的抗拔力，根據(jù)位移讀數(shù)鋼尺測(cè)出不同抗拔力下對(duì)應(yīng)的植物根系上拔位移，獲得抗拔力-上拔位移曲線。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0023]1、本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能適應(yīng)不同的野外現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件，操作方便；
[0024]2、本發(fā)明的裝置各部分可拆分和組裝，故可方便的攜帶到野外進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試，測(cè)試結(jié)果能反映植物根系的實(shí)際力學(xué)特性；
[0025]3、由于杠桿可以伸縮，可以根據(jù)植物根系抗拔強(qiáng)度大小的實(shí)際情況調(diào)整加載裝置一側(cè)的力臂長(zhǎng)度，通過(guò)較少的砝碼就可提供較大的上拔力；
[0026]4、砝碼可以就地取材，用石頭、沙子、土等代替標(biāo)準(zhǔn)砝碼，且不需要測(cè)量其質(zhì)量，原因在于彈簧測(cè)力計(jì)可以直接獲得抗拔力的大小。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明的裝置整體結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖2為圖1中A部分的局部放大示意圖。
[0029]圖3為固定