[发明专利]一种定量评价植物根系加固土工程特性的原位测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种定量评价植物根系加固土工程特性的原位测试仪，属于岩土工程领域中一种能够直接、连续地分析测试植物根系加固土的原位测试装置。

背景技术

原位测试是指在不破坏、不扰动或较少扰动测试对象原有状态下，通过试验手段测定特定的物理量，进而评价被测对象性能和状态。对于土的性状评价原位测试主要有静力触探试验、旁压试验、标准贯入试验、载荷试验和十字板剪切试验等。十字板剪切试验于1928年在瑞士提出，经过多年发展，目前已成为地基土评价的一种普遍的一种方法。通过对插入地基中规定形状和尺寸的十字板头施加扭矩，使十字板在土中匀速扭转剪切形成圆柱状破坏面，最后进行土的性状进行评定。静力触探技术是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的锥尖阻力、侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等，静力触探技术至今已有80多年的历史。国际上广泛应用静力触探，部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。

随着我国经济的快速发展，我国港口、公路、建筑和水利建设事业也随之蓬勃发展，工程的建设、航道、河道、湖泊的疏浚和拓宽以及港口的新建、扩建等工程项目都不可避免地产生大量边坡。边坡在降雨量充沛地区容易产生滑坡，众所周知，植物有助于保持土坡的稳定性，并且经济代价小，不会造成环境破坏。植物的根系通过降低土中水的含量以及降低土的渗透性来影响土的工程性质，当土中的根系小于2mm时，加固效果更为明显。就目前而言可以直接测出土的抗剪强度原位测试主要为十字板剪切试验，十字板剪切试验对于测定无根系的土类具有成熟、准确的优势，但是由于植物根系加固土中大量的根系阻碍了十字板的贯入，因此不能准确评价植物根系加固土的工程性状。另外，根系也会阻碍静力触探探头贯入，造成贯入阻力偏大，也会影响工程性质评价的准确性。故需一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供可以直接评价植物根系加固土工程特性的原位测试仪器。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明用于定量评价植物根系加固土工程特性的原位测试仪可采用如下技术方案：

该原位测试仪包括测试部分：静力触探探杆、测力装置；连接部分：圆盘；剪切装置：剪切杆、圆锥；在圆盘的上部设有测力装置，在测力装置的上部设有静力触探探杆，在圆盘的下部设有剪切杆，剪切杆的下端为圆锥。

圆盘的圆盘厚度为10～20mm，直径为100～120mm，投影面积为7850～11304mm²。

剪切杆一共5根，分别位于圆盘的圆周以及中心，每根剪切杆大小一致，长度为100～150mm，直径为16mm，投影面积为200mm²，5个剪切杆截面积之和为1000mm2，与静力触探探头面积一致。

剪切杆下部的圆锥的锥尖角为60°。

本发明的定量评价植物根系加固土工程特性的原位测试仪的使用方法：

将剪切杆竖直放置在植物根系加固土表面，圆锥接触土表面，将剪切杆匀速贯入植物加固土中；当圆盘到达土表面时，停止施加竖向荷载，接着施加扭矩，使整个原位测试仪器产生转动，直至土体完全破坏，停止转动，此时破坏土体将会产生一个圆柱体；通过静力触探探杆和测力装置测力系统测得的数据，评价植物根系加固土的性状。

本发明的定量评价植物根系加固土工程特性的原位测试仪的使用方法为：

将剪切杆竖直放置在植物根系加固土表面，圆锥接触土表面，将剪切杆匀速贯入植物加固土中；当圆盘到达土表面时，停止施加竖向荷载，接着施加扭矩，使整个原位测试仪器产生转动，直至土体完全破坏，停止转动，此时破坏土体将会产生一个圆柱体；通过静力触探探杆和测力装置测力系统测得的数据，评价植物根系加固土的性状。

有益效果：与传统测试技术相比，本发明解决了十字板剪切技术中不能插入植物根系加固土的缺陷，通过将本发明设备连续、匀速插入土中，得到静力触探参数，再通过对轴杆施加扭矩对土体产生剪切作用，直至土体完全破坏，使得测试技术能够更全面、方便、准确的服务于岩土工程领域。本发明具有连续性、可靠性和可重复性的特点。

附图说明

图1是本发明用于定量评价植物根系加固土工程特性的原位测试仪的结构示意图。

图2是图1的底视图。

其中有：静力触探探杆1、测力装置2、圆盘3、剪切杆4、圆锥5。

具体实施方式