一种根系破岩机理可视化监控装置制造方法及图纸

一种根系破岩机理可视化监控装置，包括刚性平台，刚性平台上固定设有第一培育箱体，刚性平台上设有带有滚轴的第二培育箱体，位于第二培育箱体下部的刚性平台上设有标尺。所述第一培育箱体中设有带有根系的植物，植物根系伸出第一培育箱体部分套有特制环并安装有压力传感器，植物根系植入第二培育箱体中。刚性平台上通过支架安装有摄像机。本发明专利技术一种根系破岩机理可视化监控装置，可以长期监视可视化下测试根系生长作用力对根系四周的影响；有利于预防工程边坡设计中，边坡上植物根系对其岩体的破坏作用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种根系破岩机理可视化监控装置，包括刚性平台，刚性平台上固定设有第一培育箱体，刚性平台上设有带有滚轴的第二培育箱体，位于第二培育箱体下部的刚性平台上设有标尺。所述第一培育箱体中设有带有根系的植物，植物根系伸出第一培育箱体部分套有特制环并安装有压力传感器，植物根系植入第二培育箱体中。刚性平台上通过支架安装有摄像机。本专利技术一种根系破岩机理可视化监控装置，可以长期监视可视化下测试根系生长作用力对根系四周的影响；有利于预防工程边坡设计中，边坡上植物根系对其岩体的破坏作用。【专利说明】—种根系破岩机理可视化监控装置
本专利技术一种根系破岩机理可视化监控装置，涉及植物破岩领域。
技术介绍
根的生长是分生区与伸长区共同作用的结果，而根的纵向生长则主要是伸长区的延伸，推动根尖在土壤中的生长。同时伸长区的细胞也开始分化。伸长区细胞的特点是已经停止了分裂，但细胞的生长并未有停止，细胞液泡化程度加强，细胞显著伸长(增加到几倍到几十倍)；细胞体积也在不断扩大，结果导致这部分根区域的迅速伸长和增粗。 岩石的断裂破坏其本质归根于微裂缝的拉张破坏。岩石常处于压应力状态，从表面上看不到像纯剪那样有拉应力。岩石是脆性材料(高温、高围压除外)，因为流动是晶格之间发生滑移，粒子之间的距离并没有增大，流动不会发生断裂。因此从宏观强度理论来说，岩石的断裂破坏不可能全是剪应力引起的。当植物根系生长深入到岩石微裂缝中，随着植物根系伸长区的生长与伸长，横向和纵向的作用力会长期的作用在岩体裂缝内部，随时间的发展，根系不需要很大作用力下也能最终会挤压破坏掉岩体。 由以上叙述可以看出，针对植物根系的研究，在岩土建筑边坡各个领域都做了很多研究，都是在根系防护边坡和研究根系与土质间相互物理作用方面。但是在根系参数方面，如不同植物根系的力学强度与时间的关系、根系生长作用力对岩石体的长期破坏作用，很少有学者在此做出相应的研究。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种根系破岩机理可视化监控装置，可以长期监视可视化下测试根系生长作用力对根系四周的影响；有利于预防工程边坡设计中，边坡上植物根系对其岩体的破坏作用。 本专利技术采取的技术方案为: —种根系破岩机理可视化监控装置，包括刚性平台，刚性平台上固定设有第一培育箱体，刚性平台上设有带有滚轴的第二培育箱体，位于第二培育箱体下部的刚性平台上设有标尺。所述第一培育箱体中设有带有根系的植物，植物根系伸出第一培育箱体部分套有特制环并安装有压力传感器，植物根系植入第二培育箱体中。刚性平台上通过支架安装有摄像机。 所述第一培育箱体、第二培育箱体为玻璃或者塑胶制作而成的透明箱体。 所述特制环通过PC聚碳酸酯制作而成，包括四个1/4圆环，每一个1/4圆环包括一个与压力传感器接触的面，四个1/4圆环包括四个与压力传感器接触的四个面:第一接触面A、第二接触面B、第三接触面C、第四接触面D，所述四个1/4圆环之间通过弹簧连接。 或者:所述特制环通过PC聚碳酸酯制作而成，包括四个1/4圆环，每一个1/4圆环包括一个与压力传感器接触的面，四个1/4圆环包括四个与压力传感器接触的四个面--第一接触面A、第二接触面B、第三接触面C、第四接触面D，所述四个1/4圆环之间通过刚型杆件连接。 所述第一接触面A、第二接触面B、第三接触面C、第四接触面D为平整面。 一种根系破岩机理可视化监控方法，包括以下步骤: I)、固定安装刚性平台，刚性支架连接在刚性平台上。 2)、取带有根系的植物一株，培育在第一培育箱体中，并取其相对比较发达的植物根系伸出第一培育箱体，在植物根系套上特制环，然后把植物根系植入第二培育箱体，第二培育箱体带有滚轴，第二培育箱体能在刚性平台上自由滚动； 3)、固定植物根系与第二培育箱体，在根部生长方向、第二培育箱体下侧安装固定在刚性平台上的标尺，保证第二培育箱体边缘与标尺零刻度对齐； 4)、在刚性支架上面安装摄像头，观察测定一定时段内，根系生长过程中根系膨胀的位移，然后换算为压力感应器的压力变化情况，并实时记录下时间与压力的变化。通过上述步骤完成根系破岩机理可视化监控。 一种根系破岩机理可视化监控方法，约束根系的岩土体作用可用力约束的形式存在，也可用位移约束的形式存在，模拟实际工程中，岩土体不易发生明显位移的情况；位移约束时，弹簧可换为刚性杆件，限制根系在该方向上的位移膨胀，此时特制环的内侧安装扁平测压计，记录膨胀力随时间的变化关系。 本专利技术一种根系破岩机理可视化监控装置，技术效果如下: I)、可模拟得出根系生长过程中，根系在不同土压力条件下，径向膨胀位移随时间的变形规律，并可进一步转化为径向膨胀力随时间的变形规律，为根系膨胀对岩土体的破坏作用提供基础数据。 2)、PC聚碳酸酯制作的特制环，为拥有四个压力感应器接触面，并且在拥有接触面的4个半圆环部件之间是用轻质弹簧链接，接触面部分为平整面，使得压力感应器能作用其上而减小误差。 3)、设有滚轴的第二培育箱体，可以在刚性平台上自由活动，第二培育箱体下侧有标尺，可以记录并反映活动方向，并且在整个装置安装后，可以根据根部向四周扩散的位移来表征根部向前生长的作用力。 4)、所述培育箱和特制环均是制作为透明可视的装置，刚性支架的上部用摄像机进行长期的观察，确保可视记录植物在生长全过程中各个时期的根系膨大过程、生长对特制环膨胀位移的实时记录，结合受力分析，膨胀位移随时间的变化关系可换算为压力作用力随时间的变化关系，在最大限度模拟自然条件的情况下满足了可视化的要求和量测的实效性。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术装置结构示意图； 图2是本专利技术装置的特制环结构示意图； 图3是本专利技术装置的特制环在根部的示意图。 【具体实施方式】 实施例1: 如图1?图3所示，一种根系破岩机理可视化监控装置，包括刚性平台3，刚性平台3上固定设有第一培育箱体1，刚性平台3上设有安装有两个滚轴4的第二培育箱体2，位于第二培育箱体2下部的刚性平台3上设有标尺10。所述第一培育箱体I中设有带有根系的植物，植物根系7伸出第一培育箱体I部分套有特制环5并安装有压力传感器8，可以伸出三根或者多根，植物根系7以根系比较发达的乔木为主。植物根系7植入第二培育箱体2中。刚性平台3上通过支架6安装有摄像机9。 所述第一培育箱体1、第二培育箱体2为玻璃或者塑胶制作而成的透明箱体。 所述特制环5通过PC聚碳酸酯制作而成，包括四个1/4圆环，每一个1/4圆环包括一个与压力传感器8接触的面，四个1/4圆环包括四个与压力传感器8接触的四个面:第一接触面A、第二接触面B、第三接触面C、第四接触面D，所述四个1/4圆环之间通过弹簧11连接。所述第一接触面A、第二接触面B、第三接触面C、第四接触面D为平整面。一种根系破岩机理可视化监控方法，包括以下步骤: I)、固定安装刚性平台1，刚性支架6连接在刚性平台I上。 2)、取带有根系的植物一株，培育在第一培育箱体I中，并取其相对比较发达的植物根系7伸出第一培育箱体I，在植物根系7套上特制环5，然后把植物根系7植入第二培育箱体2，第二培育箱体2带有滚轴4，第二培育箱体2能在刚性平台I上自由滚动。 3)、固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根系破岩机理可视化监控装置，包括刚性平台(3)，其特征在于，刚性平台(3)上固定设有第一培育箱体(1)，刚性平台(3)上设有带有滚轴(4)的第二培育箱体(2)，位于第二培育箱体(2)下部的刚性平台(3)上设有标尺(10)； 所述第一培育箱体(1)中设有带有根系的植物，植物根系(7)伸出第一培育箱体(1)部分套有特制环(5)并安装有压力传感器(8)，植物根系(7)植入第二培育箱体(2)中； 刚性平台(3)上通过支架(6)安装有摄像机(9)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，胡静，李建林，范留军，唐亮，郭金龙，汤天彩，夏骏，蔡建，肖蕾，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42