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专利名称：树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及树木力学领域，特别涉及树木根系与土壤之间的摩擦強度实验。
背景技术：
树木将上部所受到的荷载传递到土壌中，所以林木根系对固持土体和固持植株均发挥着重要作用，但这种固持作用主要取决于根系与土壤之间的摩擦和黏结。树木根系与土壤之间的摩擦強度測定，传统的方法是在室内对截取的树根进行实验，由于经过扰动，实验结果离散性很大，目前虽然可以测试群根平均摩擦強度来代替单根摩擦強度，即受载对象是单个含根土台，但实验结果仍旧具有偶然性和较大的离散性，测得的数据并不具有代表性。 发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供ー种操作简单、实验准确的树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置，距离树木一定距离向地面以下开凿有实验槽，在实验槽内靠近树木的ー侧削有实验土台，实验土台通过反カ桩、千斤顶、钢索及加载框进行加载、通过拉カ计、位移计进行測量，在实验槽内切削有多个实验土台，每个实验土台的四周均套设有加载框，每个加载框的同一侧均连接有钢索，每根钢索串联拉カ计后与安设在反力桩上的千斤顶连接以对树根进行加载，每个加载框与地面之间设置有测量加载框位移量的位移计，实验土台外侧的全部树根上设有应变片，共同形成多联实验装置。上述的实验土台中的第一实验土台及与其连接的加载框、钢索、反カ桩及千斤顶的中心线处于树木的同一经线方向上，其余的实验土台及与其连接的加载框、钢索、反カ桩及千斤顶的中心线与第一实验土台及与其连接的加载框、钢索、反カ桩及千斤顶的中心线相互平行设置。上述的相邻的两实验土台之间具有一定的间隙。上述的反力桩为给千斤顶提供反力的打入或压入土中的木桩或水泥桩或金属桩。上述的加载框使用木材或钢材制成，加载框包围在每个实验土台的四周，加载框内与实验土台四周之间的空隙用土密实填充。本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是本实用新型经过对有根土台和无根土台进行加载实验及对多根树根进行測定，使得实验的扰动�。�实验结果的离散性小，根据测得的数据及计算得出的实验结果具有代表性，实验的可靠性高、数据准确，而且本实用新型的实验成本相对于现有技术增加不大，适用于对树木根系原位群根拉拔的精确实验。
图I为本实用新型的实验原理图。图2为图I的剖A-A向剖视示意图。图3为本实用新型的无根土台的受カ状况示意图。图4为本实用新型的有根土台的受カ状况示意图。图中标记说明1-树木；2_地面；3_须切断的树根；4_应变计；5_ 土台内根系；6-有根土台;7_加载框;8_钢丝;9_拉カ计;10_反カ桩；1ト千斤顶；12-实验槽；13-位移计；14_无根土台。
具体实施方式
以下结合附图以具体实施例对本实用新型作进ー步描述，參见图1-4 树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置，距离树木I 一定距离LI向地面2以下开凿有实验槽12，在实验槽12内靠近树木I的ー侧削有实验土台，实验土台6、14通过反カ桩10、千斤顶11、钢索及加载框进行加载、通过拉カ计、位移计进行測量，在实验槽内切削有多个实验土台6、14，每个实验土台6、14的四周均套设有加载框7，每个加载框7的同一侧均连接有钢索8，每根钢索8串联拉カ计9后与固定在反カ桩10上的千斤顶11连接以对树根I进行加载，每个加载框7与地面12之间设置有測量加载框7位移量的位移计13，实验土台6、14外侧的全部树根上设有应变片4，共同形成多联实验装置。上述的实验土台6、14中的第一实验土台6及与其连接的加载框7、钢索8、反カ桩10及千斤顶11的中心线处于树木I的同一经线方向上，其余的实验土台14及与其连接的加载框7、钢索8、反カ桩10及千斤顶11的中心线与第一实验土台6及与其连接的加载框7、钢索8、反カ桩10及千斤顶11的中心线相互平行设置。上述的相邻的两实验土台6与14之间具有一定的间隙L3，实验土台6、14与地面2之间具有一定的间隙L2。上述的反カ桩10为给千斤顶11提供反力的打入或压入土中的木桩或水泥桩或金属桩。上述的加载框7使用木材或钢材制成，加载框7包围在每个实验土台6、14的四周，加载框7内与实验土台6、14四周之间的空隙用土密实填充。图3、4的土台的受カ状况示意图掲示了土台的受カ情况，其底面受到下部土壤对其的水平力Ts，由土壌抗剪强度形成；其侧面受到千斤顶加载力 Υ(无根土台)和Tui(有根土台)，对于有根土台来说，土台侧面还受到树根对其的水平力Τκ。如果土台土壤与树根之间的摩擦力用T来表示，则可建立以下的关系式
'T = Tr (I)< Tl =Ts (2)
TLR =TS +TR ⑶本实用新型依据上述关系式，提供了測定T的两种方法方法I :通过在每个根系5上安设应变片4，并测定树根走向、直径和弹性模量，来直接求得τκ，并依据关系式(I)，求出T ;方法2 :对无根土台14进行加载试验，用拉カ计9测得IV，并依据关系式(2)，求得Ts ;对有根土台6进行加载试验，用拉カ计9测得Tui,并依据关系式(3)，求得Tk ;再依据关系式(I)，求出T ;其中，Ts还通过土抗剪强度实验和重度实验测得參数来计算确定。利用多联实验装置进行树木根系原位群根拉拔实验的实验方法，是按下述步骤进行的 (I)距离树木I合适位置在地面12上向下挖掘实验槽12，并在实验槽12中切削出两个以上的实验土台6、14 ；(2)安装反カ桩10，用钢索8分别与反カ桩11、千斤顶11及加载框7连接；(3)将实验土台6、14分为ー个有根土台6和ー个以上的无根土台14 (本实施例有2个无根土台14)，用电锯或手锯仔细切除无根土台14内的全部树根31，切除不与实验土台6、14连接的实验土台侧的多余树根；(4)安装拉カ计9、位移计13和应变片4 :在反カ桩10与加载框7之间的钢索8上串联上拉カ计9，在地面2与加载框7之间连接上測量加载框7位移量的位移计13，在与有根土台6相连的有根土台6外侧的全部树根上设置应变片4 ；(5)先后对有根土台6和无根土台14进行加载实验，前者加载作用点在有根土台6的根系中心，后者加载作用点在无根土台14的底部；(6)测量土壤重度和土壤抗剪强度指标，以及实验土台6、14内的根系结构、单根走向、直径随长度的变化、根系长度，并截取树根进行室内拉伸实验求得树根弹性模量。以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。
权利要求1.树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置，距离树木一定距离向地面以下开凿有实验槽，在实验槽内靠近树木的一侧削有实验土台，实验土台通过反力桩、千斤顶、钢索及加载框进行加载、通过拉力计、位移计进行测量，其特征在于在实验槽内切削有多个实验土台，每个实验土台的四周均套设有加载框，每个加载框的同一侧均连接有钢索，每根钢索串联拉力计后与安设在反力桩上的千斤顶连接以对树根进行加载，每个加载框与地面之间设置有测量加载框位移量的位移计，实验土台外侧的全部树根上设有应变片，共同形成多联实验装置。
2.根据权利要求I所述的树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置，其特征在于所述的实验土台中的第一实验土台及与其连接的加载框、钢索、反力桩及千斤顶的中心线处于树木的同一经线方向上，其余的实验土台及与其连接的加载框、钢索、反力桩及千斤顶的中心线与第一实验土台及与其连接的加载框、钢索、反力桩及千斤顶的中心线相互平行设置。
3.根据权利要求I所述的树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置，其特征在于所述的相邻的两实验土台之间具有一定的间隙。
4.根据权利要求I所述的树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置，其特征在于所述的反力桩为给千斤顶提供反力的打入或压入土中的木桩或水泥桩或金属桩。
5.根据权利要求I所述的树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置，其特征在于所述的加载框使用木材或钢材制成，加载框包围在每个实验土台的四周，加载框内与实验土台四周之间的空隙用土密实填充。
专利摘要本实用新型属于树木力学领域，涉及树木根系原位群根拉拔实验的多联实验装置，包括应变计、拉力计、位移计、有根土台、无根土台、千斤顶、反力桩、钢索、加载框，距离树木合适位置在地面下开凿实验槽，并在实验槽中切削出多个实验土台，包括有根土台和无根土台，实验土台上套上加载框，对应于每个实验土台均具有一个反力桩，通过千斤顶、反力桩、钢丝索和加载框进行加载，通过拉力计、位移计和应变片进行测量，共同形成多联实验装置，具备数据离散性小、实验准确的优点，适用于对树木根系原位群根拉拔的精确实验。
文档编号G01N19/00GK202471566SQ20122001345
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者胡忠志, 金勇 申请人:台州学院, 胡忠志