植物根系作用下土的力学特性分析装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了植物根系作用下土的力学特性分析装置及方法，该装置包括培育容器和培育控制系统；培育容器内设置有透水板，透水板上设置有培育用套管；培育控制系统包括第一水位传感器、温度传感器、计时器、控制器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、水泵送装置、营养液泵送装置、水箱、营养液箱和加热片；培育容器上设置有输液软管。本发明专利技术还提供一种采用该分析装置进行试验的方法，该方法包括根土复合体试样的培育、根土复合体试样的取出、三轴压缩试验、直剪试验和培育用套管内的根系拔出试验。本发明专利技术的装置具有脱模方便、可有效取得原状样的优势，采用本发明专利技术的装置及方法可进行植物根系作用下土的力学特性研究。物根系作用下土的力学特性研究。物根系作用下土的力学特性研究。

【技术实现步骤摘要】
植物根系作用下土的力学特性分析装置及方法


[0001]本专利技术属于土木试验设备
，具体涉及植物根系作用下土的力学特性分析装置及方法。

技术介绍

[0002]随着城镇建设、交通基础设施的发展，工程活动引发的边坡表层土体滑动、水土流失等灾害逐年增加，对城镇、铁路、公路造成一定程度的潜在危害，给社会经济建设和发展也带来了一定的影响。因此，加快边坡植被恢复，提高边坡稳定性，减少水土流失，是现阶段急需解决的问题。目前，植物根系可以有效防治边坡浅层滑坡等自然灾害的作用已被人们广泛认可和接受。而衡量植物根系固土护坡效果的重要指标是植物对土体抗剪强度的影响，这是了解植物根系对土体强度加强作用的关键，同时也是通过植物保持铁路、公路、水电、巷道、港口等工程设施中所开挖的边坡稳定及避免水土流失的重要途径。
[0003]目前常见的土的抗剪强度的室内试验包括直剪试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等，但由于在进行抗剪强度试验时所需要采集的试样较多，不便带回室内进行试验，并且室外取样较为困难，因此实验室内常采用重塑土进行试验，但由于重塑的根土复合体土是人为形成的，与自然条件下的根土复合体相比，结构不能保持一致，如何有效取得原状样并利用所取得的原状样进行植物根系作用下土的力学特性分析，是减小实验误差、提高试验精度的重要途径。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供植物根系作用下土的力学特性分析装置及方法。本专利技术的植物根系作用下土的力学特性分析装置具有脱模方便，可有效取得原状样的优势，可进行植物根系对黄土强度特性影响的研究。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，包括：用于培育根土复合体试样的培育容器和培育控制系统；所述培育容器内设置有透水板，所述透水板上设置有可供植物种籽撒入的培育用套管，所述培育用套管的数量为多个；
[0006]所述培育控制系统包括第一水位传感器、温度传感器、计时器、控制器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、水泵送装置、营养液泵送装置、水箱、营养液箱和加热片；
[0007]所述第一水位传感器设置于培育容器内；所述加热片和温度传感器均设置于培育容器上；
[0008]所述第一水位传感器、温度传感器、计时器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均与控制器电性连接；
[0009]所述水箱上设置有第一进水管，所述第一进水管且远离水箱的一端连接于培育容器上，所述水泵送装置设置于水箱内且和第一进水管连通，所述第一电磁阀设置于所述第一进水管上；
[0010]所述第一进水管上连通有第二进水管，所述第二电磁阀设置于第二进水管上；
[0011]所述营养液箱上设置有第三进水管，所述培育容器上设置有输液软管；所述第二进水管远离第一进水管的一端和第三进水管远离营养液箱的一端均连接于输液软管上，所述输液软管管壁上开设有出液孔；所述营养液泵送装置设置于营养液箱内且和第三进水管连通，所述第三电磁阀设置于第三进水管上。
[0012]上述的一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，所述培育用套管包括多个依次设置的管段，所述管段上套设有用于连接相邻管段的连接套管，每个所述管段上均设置有管段用扎带；所述管段包括左半管段和右半管段，所述左半管段和右半管段形状和结构均相同。
[0013]上述的一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，所述连接套管包括左半连接套管和右半连接套管，所述左半连接套管和右半连接套管形状和结构均相同，所述培育用套管还包括可绑设于所述连接套管上的套管用扎带。
[0014]上述的一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，所述培育容器为带夹层的培育容器，所述加热片设置于夹层内。
[0015]上述的一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，所述力学特性分析装置还包括摄像头、LED灯、底板、万向轮、太阳能光板和可储存太阳能光板产生的电能的蓄电池；
[0016]所述底板设置于培育容器下，所述底板上设置有用于安装太阳能光板、摄像头和LED灯的安装支架；
[0017]所述安装支架为高度可调型安装支架；
[0018]所述万向轮安装于底板下部。
[0019]此外，本专利技术还提供一种制作如上述的植物根系作用下土的力学特性分析装置的方法，其特征在于，包括培育用套管的制作方法，所述培育用套管的制作方法包括：
[0020]步骤一、将管材截切成N段，得到N个段状管材；所述N≥2；
[0021]步骤二、将每个所述段状管材均沿轴向切开，对应得到N组形状和结构均相同的左半管段和右半管段；
[0022]步骤三、将左半管段和对应右半管段正对，得到N个管段，将管段用扎带分别沿所述管段周向绑设；
[0023]步骤四、将N个绑设有管段用扎带的管段依次放置，形成(N
‑
1)个管段邻接处，将(N
‑
1)个所述连接套管分别套设至管段邻接处，得到所述培育用套管。
[0024]进一步的，本专利技术还提供一种采用上述的植物根系作用下土的力学特性分析装置进行研究的方法，其特征在于，包括根土复合体试样的培育、根土复合体试样的取出、三轴压缩试验、直剪试验和培育用套管内的根系拔出试验；所述根土复合体试样的培育包括：
[0025]步骤一、将砂粒填充于培育容器内，形成高度为5cm～10cm的砂层，将透水板放置于砂层上，将所述培育用套管垂直设置于透水板上；
[0026]步骤二、将土壤填入所述培育用套管中，分层夯实填注，撒入植物种籽；
[0027]步骤三、向培育容器内输送水，进入培育容器内的水经过砂层和透水板后进入培育用套管中，第一水位传感器检测培育容器内水位并将检测得到的水位信号传输至控制器，控制器控制第一电磁阀打开，至培育容器内水位达到预设高度，第一电磁阀关闭，完成
水输送；
[0028]步骤四、营养液箱中营养液经第三进水管输送至输液软管，同时水箱中水经第二进水管流入输液软管，汇入输液软管中的营养液和水经输液软管上的出液孔喷洒到培育用套管中，喷洒至预设时间，控制器控制第二电磁阀和第三电磁阀关闭，完成营养液喷洒；
[0029]步骤五、温度传感器检测温度，并将检测得到的温度信号传送到控制器，控制器将获得的温度信号与预设温度值进行比较，当获得的温度信号值低于预设温度值时，控制器控制所述加热片进行加热，至达到预设温度值；
[0030]步骤六、按照以上步骤培育至预设培育时间，完成培育。
[0031]上述的方法，其特征在于，所述根土复合体试样的取出的方法包括：
[0032]培育完成后，将装有根土复合体试样的培育用套管从培育容器中取出，取下连接套管，沿管段邻接处切开，取上段，得到装有根土复合体试样的套管上段，将根土复合体试样与所述套管上段的内壁面分离，去掉管段用扎带，得到根土复合体试样。
[0033]上述的方法，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，包括：用于培育根土复合体试样的培育容器(2)和培育控制系统；所述培育容器(2)内设置有透水板(5)，所述透水板(5)上设置有可供植物种籽撒入的培育用套管，所述培育用套管的数量为多个；所述培育控制系统包括第一水位传感器(13)、温度传感器(14)、计时器(25)、控制器(6)、第一电磁阀(26)、第二电磁阀(27)、第三电磁阀(28)、水泵送装置(8)、营养液泵送装置(11)、水箱(7)、营养液箱(10)和加热片；所述第一水位传感器(13)设置于培育容器(2)内；所述加热片和温度传感器(14)均设置于培育容器(2)上；所述第一水位传感器(13)、温度传感器(14)、计时器(25)、第一电磁阀(26)、第二电磁阀(27)和第三电磁阀(28)均与控制器(6)电性连接；所述水箱(7)上设置有第一进水管(71)，所述第一进水管(71)且远离水箱(7)的一端连接于培育容器(2)上，所述水泵送装置(8)设置于水箱(7)内且和第一进水管(71)连通，所述第一电磁阀(26)设置于所述第一进水管(71)上；所述第一进水管(71)上连通有第二进水管(72)，所述第二电磁阀(27)设置于第二进水管(72)上；所述营养液箱(10)上设置有第三进水管(101)，所述培育容器(2)上设置有输液软管(12)；所述第二进水管(72)远离第一进水管(71)的一端和第三进水管(101)远离营养液箱(10)的一端均连接于输液软管(12)上，所述输液软管(12)管壁上开设有出液孔(121)；所述营养液泵送装置(11)设置于营养液箱(10)内且和第三进水管(101)连通，所述第三电磁阀(28)设置于第三进水管(101)上。2.根据权利要求1所述的一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，所述培育用套管包括多个依次设置的管段，所述管段上套设有用于连接相邻管段的连接套管，每个所述管段上均设置有管段用扎带(44)；所述管段包括左半管段(411)和右半管段(412)，所述左半管段(411)和右半管段(412)形状和结构均相同。3.根据权利要求2所述的一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，所述连接套管包括左半连接套管(431)和右半连接套管(432)，所述左半连接套管(431)和右半连接套管(432)形状和结构均相同，所述培育用套管还包括可绑设于所述连接套管上的套管用扎带(45)。4.根据权利要求1所述的一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，所述培育容器(2)为带夹层(23)的培育容器，所述加热片设置于夹层(23)内。5.根据权利要求1所述的一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，所述力学特性分析装置还包括摄像头(20)、LED灯(21)、底板(1)、万向轮(22)、太阳能光板(16)和可储存太阳能光板(16)产生的电能的蓄电池(18)；所述底板(1)设置于培育容器(2)下，所述底板(1)上设置有用于安装太阳能光板(16)、摄像头(20)和LED灯(21)的安装支架；所述安装支架为高度可调型安装支架；所述万向轮(22)安装于底板(1)下部。6.一种制作如权利要求2所述的植物根系作用下土的力学特性分析装置的方法，其特征在于，包括培育用套管的制作方法，所述培育用套管的制作方法包括：
步骤一、将管材截切成N段，得到N个段状管材；所述N≥2；步骤二、将每个所述段状管材均沿轴向切开，对应得到N组形状和结构均相同的左半管段(411)和右半管段(412)；步骤三、将左半管段(411)和对应右半管段(412)正对，得到N个管段，将管段用扎带(44)分别沿所述管段周向绑设；步骤四、将N个绑设有管段用扎带(44)的管段依次放置，形成(N
‑
1)个管段邻接处，将(N
‑
1)个所述连接套管分别套设至管段邻接处，得到所述培育用套管。7.一种采用如权利要求2所述的植物根系作用下土的力学特性分析装置进行研究的方法，其特征在于，包括根土复合体试样的培育、根土复合体试样的取出、三轴压缩试验、直剪试验和培育用套管内的根系拔出试验；所述根土复合体试样的培育包括：步骤一、将砂粒填充于培育容器(2)内，形成高度为5cm～10cm的砂层(3)，将透水板(5)放置于砂层(3)上，将所述培育用套管垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛正君，耿咪咪，毕银丽，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：