一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，克服了普通環(huán)刀無法直接取樣的問題，可在試驗中較好地還原加筋植物土對于原位土體抗剪強度的增強作用，不妨礙植物的播種和生長，也不影響植物根系與土工墊的相互作用，保留了加筋植物土的原狀特征，解決了加筋植物土無法直接測量其土體物理力學(xué)參數(shù)的問題；同時本方法還具有操作簡單、質(zhì)量可控、可重復(fù)性強等優(yōu)點，綜合實現(xiàn)了對加筋植物土抗剪強度的相對精確的量化。
【專利說明】一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，屬于加筋植物土力學(xué)特性檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]在鐵路、公路、水電、航道、港口等工程建設(shè)中，經(jīng)常要開挖大量的邊坡，如何保持邊坡穩(wěn)定及防治水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，維護生態(tài)系統(tǒng)的平衡，成為了工程中重點關(guān)注的對象。
[0004]植物根系對土體強度的加強作用包括錨固作用和淺層加筋作用，因此在研究植物土物理力學(xué)性質(zhì)時，可根據(jù)加筋土的強度理論并結(jié)合剪切試驗對其進(jìn)行研究。而所謂的加筋土就是土中埋沒抗拉強度比原位土體高的材料而形成的一種復(fù)合體，其基本原理為土與加筋材料之間存在著似摩擦作用，此作用限制了土的變形，從而提高土體的抗剪強度。然而加筋植物土是將植物根系和加筋材料結(jié)合在一起，二者共同作用而形成的一種新復(fù)合體，與單一土工材料加筋土或者單一植物草皮相比，加筋植物土中根系的空間分布更為復(fù)雜，存在著很強的“局部突性”。其不僅可以通過根系對于土壤的擠壓和纏繞，提高土壤團粒數(shù)量，增強土壤的抗剪能力及提高土壤的滲透性，同時可以通過加筋材料如加筋三維網(wǎng)等增強土體表面的整體性、抗撕裂性和整體抗沖刷性。
[0005]加筋植物土的上述特點，增加了其剪切試驗的難度。根系的存在，尤其是表層加筋材料的阻隔，使得試驗過程中環(huán)刀取樣無法直接進(jìn)行，也就無法測量其土體物理力學(xué)參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，包括以下步驟，
準(zhǔn)備培養(yǎng)加筋植物土的容器，并根據(jù)容器的尺寸裁剪出匹配的土工墊；
在土工墊上設(shè)計后期取樣的數(shù)量和位置；
在土工墊取樣位置處裁剪出試驗用的土工墊，裁剪后所留的空位與試驗所用環(huán)刀匹配；
對試驗用的土工墊進(jìn)行修剪，使其直徑不大于試驗所用環(huán)刀的內(nèi)徑；
在容器內(nèi)分層填土，直至土體表面與容器頂面的距離為試驗原狀樣高度；
在土體表面鋪設(shè)裁剪后的土工墊；
將修剪后試驗用的土工墊放入空位，使修剪后試驗用的土工墊的中心軸線與空位的中心軸線在同一條直線上； 在試驗用的土工墊的中心處豎直插入定位桿；
將適量的土體和草籽充分混合，并均勻播撒在土工墊上；
播撒完成后進(jìn)行覆土壓實；
進(jìn)行適當(dāng)養(yǎng)護，待草籽長成草體，根系穿過土工墊生長完成后，在取樣位置處取試驗原狀樣。
[0007]所述容器的底部設(shè)置有若干透水孔。
[0008]所述土體含水量不低于50%，有機質(zhì)含量不低于2%。
[0009]所述土工墊是由高分子材料單絲纖維制成的三維加筋生態(tài)網(wǎng)。
[0010]所述定位桿的材質(zhì)為木質(zhì)、竹質(zhì)或其他不影響草體生長的材料。
[0011]播撒用的土體和草籽混合物中，草籽的密度為15-35g/m2。
[0012]制備直剪類試驗原狀樣時，修剪后試驗用的土工墊直徑為試驗原狀樣直徑的85%-90%;制備壓縮類試驗原狀樣時，修剪后試驗用的土工墊直徑為試驗原狀樣直徑的95%-100%;制備三軸類試驗原狀樣時，修剪后試驗用的土工墊直徑為試驗原狀樣直徑的90%-95%。
[0013]在鋪設(shè)土工墊之前需要對土體噴灑有機肥液體。
[0014]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:本發(fā)明克服了普通環(huán)刀無法直接取樣的問題，可在試驗中較好地還原加筋植物土對于原位土體抗剪強度的增強作用，不妨礙植物的播種和生長，也不影響植物根系與土工墊的相互作用，保留了加筋植物土的原狀特征，解決了加筋植物土無法直接測量其土體物理力學(xué)參數(shù)的問題；同時本發(fā)明還具有操作簡單、質(zhì)量可控、可重復(fù)性強等優(yōu)點，綜合實現(xiàn)了對加筋植物土抗剪強度的相對精確的量化。
【附圖說明】
[0015]圖1為土工墊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為加筋植物土的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018]一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，包括以下步驟:
S1、準(zhǔn)備培養(yǎng)加筋植物土的容器I，并根據(jù)容器I的尺寸裁剪出匹配的土工墊3。
[0019]容器I采用質(zhì)輕且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的合成樹脂或其他高分子化合物的塑料板，形狀可以為長方體、圓柱體等，其豎向高度不小于200mm，容器I的底部設(shè)置有若干透水孔，直徑為3mm，透水孔個數(shù)每平方米不少于15個，用于后面澆水養(yǎng)護時或者雨季時能夠通暢排水。
[0020]土工墊3是由高分子材料單絲纖維制成的三維加筋生態(tài)網(wǎng)，拉伸強度在0.8-3.2
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[0021]S2、在土工墊3上設(shè)計后期取樣的數(shù)量和位置。
[0022]S3、在土工墊3取樣位置處裁剪出試驗用的土工墊3，裁剪后所留的空位與試驗所用環(huán)刀匹配。
[0023]S4、對試驗用的土工墊3進(jìn)行修剪，使其直徑不大于試驗所用環(huán)刀的內(nèi)徑，即修剪后試驗用的土工墊3小于空位，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，具有環(huán)形的空白位7。
[0024]制備不同的試驗土樣，其修剪也不一樣，具體如下:制備直剪類試驗原狀樣時，修剪后試驗用的土工墊3直徑為試驗原狀樣直徑的85%_90%;制備壓縮類試驗原狀樣時，修剪后試驗用的土工墊3直徑為試驗原狀樣直徑的95%-100%;制備三軸類試驗原狀樣時，修剪后試驗用的土工墊3直徑為試驗原狀樣直徑的90%-95%。
[0025]S5、在容器I內(nèi)分層填土，直至土體2表面與容器I頂面的距離為試驗原狀樣高度。
[0026]土體2含水量不低于50%，有機質(zhì)含量不低于2%，如:粘土、淤泥質(zhì)土或砂性土等。
[0027]S6、對土體2噴灑有機肥液體，在土體2表面鋪設(shè)裁剪后的土工墊3，裁剪后的土工墊3下部嵌入土體2約l-2mm。
[0028]S7、將修剪后試驗用的土工墊3放入空位，使修剪后試驗用的土工墊3的中心軸線與空位的中心軸線在同一條直線上，修剪后試驗用的土工墊3下部嵌入土體2約l-2mm。
[0029]S8、在試驗用的土工墊3的中心處豎直插入定位桿6。
[0030]定位桿6的材質(zhì)為木質(zhì)、竹質(zhì)或其他不影響草體4生長的材料，形狀為I形，長度在4_6cm之間，其直徑不大于1.5mm，插入深度為10mm。
[0031]S9、將適量的土體2和草籽充分混合，并均勻播撒在土工墊3上。
[0032]草籽選用香根草、狗牙根、馬尼拉、白三葉、宜安草等根系適中且環(huán)境適應(yīng)性良好的一種或多種，草籽的密度根據(jù)實驗需求而定，控制草籽密度為15_35g/m2，播撒用的土體2和草籽混合物中，草籽的密度為15-35g/m2。
[0033]S10、播撒完成后進(jìn)行覆土壓實，注意不要碰倒或碰歪定位桿6。
[0034]S11、進(jìn)行適當(dāng)養(yǎng)護，待草籽長成草體4，根系5穿過土工墊3生長完成后，在取樣位置處取試驗原狀樣。
[0035]上述方法克服了普通環(huán)刀無法直接取樣的問題，可在試驗中較好地還原加筋植物土對于原位土體2抗剪強度的增強作用，不妨礙植物的播種和生長，也不影響植物根系與土工墊3的相互作用，保留了加筋植物土的原狀特征，解決了加筋植物土無法直接測量其土體2物理力學(xué)參數(shù)的問題；同時還具有操作簡單、質(zhì)量可控、可重復(fù)性強等優(yōu)點，綜合實現(xiàn)了對加筋植物土抗剪強度的相對精確的量化。
[0036]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，其特征在于:包括以下步驟， 準(zhǔn)備培養(yǎng)加筋植物土的容器，并根據(jù)容器的尺寸裁剪出匹配的土工墊； 在土工墊上設(shè)計后期取樣的數(shù)量和位置； 在土工墊取樣位置處裁剪出試驗用的土工墊，裁剪后所留的空位與試驗所用環(huán)刀匹配； 對試驗用的土工墊進(jìn)行修剪，使其直徑不大于試驗所用環(huán)刀的內(nèi)徑； 在容器內(nèi)分層填土，直至土體表面與容器頂面的距離為試驗原狀樣高度； 在土體表面鋪設(shè)裁剪后的土工墊； 將修剪后試驗用的土工墊放入空位，使修剪后試驗用的土工墊的中心軸線與空位的中心軸線在同一條直線上； 在試驗用的土工墊的中心處豎直插入定位桿； 將適量的土體和草籽充分混合，并均勻播撒在土工墊上； 播撒完成后進(jìn)行覆土壓實； 進(jìn)行適當(dāng)養(yǎng)護，待草籽長成草體，根系穿過土工墊生長完成后，在取樣位置處取試驗原狀樣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，其特征在于:所述容器的底部設(shè)置有若干透水孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，其特征在于:所述土體含水量不低于50%，有機質(zhì)含量不低于2%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，其特征在于:所述土工墊是由高分子材料單絲纖維制成的三維加筋生態(tài)網(wǎng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，其特征在于:所述定位桿的材質(zhì)為木質(zhì)、竹質(zhì)或其他不影響草體生長的材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，其特征在于:播撒用的土體和草籽混合物中，草籽的密度為15_35g/m2。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，其特征在于:制備直剪類試驗原狀樣時，修剪后試驗用的土工墊直徑為試驗原狀樣直徑的85%-90%;制備壓縮類試驗原狀樣時，修剪后試驗用的土工墊直徑為試驗原狀樣直徑的95%-100%;制備三軸類試驗原狀樣時，修剪后試驗用的土工墊直徑為試驗原狀樣直徑的90%-95%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加筋植物土力學(xué)特性室內(nèi)試驗原狀樣制備方法，其特征在于:在鋪設(shè)土工墊之前需要對土體噴灑有機肥液體。
【文檔編號】G01N1/28GK105910873SQ201610530605
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】譚慧明, 李相志, 陳佳, 牛文麗
【申請人】河海大學(xué)