[发明专利]一种模拟强风暴雨作用下树根倾倒拔出破坏的模型试验装置

说明书

发明提供一种模拟强风暴雨作用下树根倾倒拔出破坏的模型试验装置，该装置包括微电脑拉力材料试验机，钢制带孔底板，可固定在钢制T字型钢架，滑轮组件以及钢制模型箱，土壤孔隙水压力传感器，土壤含水率传感器及配套的数据采集卡。试验时，所述拉拔力试验机提供拉力，通过夹具夹住钢丝绳。所述安装在T字型钢架上的滑轮组件将纵向拉力转化为横向拉拔力施加在树根上。所述含水率和孔隙水压力传感器收集并记录数据至采集卡，模拟树根受风荷载倾倒破坏的现象。所述拉拔力测试机和数据采集卡记录拉拔力、孔隙水压力、土壤含水率的变化。该装置的试验方法包括制模、填土夯土、拉拔破坏等步骤。该装置尺寸小，系统设置合理，试验操作方便。

技术领域

本发明涉及岩土工程根土作用技术领域，特别涉及一种模拟强风暴雨作用下树根倾倒拔出破坏的模型试验装置和试验方法。

背景技术

重庆等西南地区山河众多，地势沿山脉、河流起伏，年均降水量丰富，全市平均年降水量为1125.3mm，超出全国年平均降水量78%，在全国属高湿区。降水主要集中在夏季（5-9月），达774.6mm，总量占全年的69%。近年来重庆地区强风暴雨作用下发生的灾害灾情，包括砸向行驶或停留车辆、砸死砸伤行人、阻断交通等事故。因此，为满足社会保障需求，对强风暴雨作用下树木根系拔出破坏开展系统研究具有十分重要的现实意义。

传统的树根拉拔力破坏测试主要是采用原位试验的方法，由于树木的种植时间长，原位试验的时间成本较长，且树根情况复杂，土壤选取单一，很难针对不同变量进行拉拔试验分析。由于成本和时间问题，目前国内对于树根原位拉拔破坏试验并不常见

现有技术中，数值模拟方法能够较为简便的模拟树根拉拔断裂的情况过程，但由于树根的复杂性，存在着一定的建模难度，且数值模拟仅能作为一个较好的辅助手段用于论证试验过程。因此亟需开发一种模拟强风暴雨作用下树根倾倒拔出破坏的模型试验装置，用于模拟不同含水率，根系埋深等条件下树根拉拔破坏的过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟强风暴雨作用下树根倾倒拔出破坏的模型试验装置及试验方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种模拟强风暴雨作用下树根倾倒拔出破坏的模型试验装置，其特征在于:主要包括电脑拉力材料试验机、钢制带孔底板、T字型钢架、滑轮组件、钢丝绳和钢制模型箱，以及土壤孔隙水压力传感器、土壤含水率传感器、数据采集卡。

所述钢制带孔底板水平放置，其上表面具有若干透水孔。

所述电脑拉力材料试验机包括控制系统、加长吊臂、夹具、立柱和底座。所述底座固定于钢制带孔底板上。所述立柱内部安装有升降机构。所述加长吊臂的一端连接升降机构、另一端安装有夹具。所述升降机构驱动加长吊臂上下移动。所述控制系统控制所述升降机构的升降高度，并控制和记录升降机构对钢丝绳的拉力。

所述钢制模型箱上下敞口，其下端固定在钢制带孔底板是上表面。

所述钢制模型箱和电脑拉力材料试验机之间是T字型钢架。

所述T字型钢架下端固定在钢制带孔底板的上表面。所述T字型钢架的上端安装有滑轮组件。所述夹具位于滑轮组件的上方。所述滑轮组件面向钢制模型箱。所述钢丝绳一端被所述夹具夹持，并被所述夹具上、下拉动。所述钢丝绳的另一端绕过滑轮组件上的定滑轮后，呈水平，并套在模拟树上。

所述模型箱内装填土。所述模拟树植入填土中。

钢制模型箱布置有若干个土壤孔隙水压力传感器，若干个土壤含水率传感器和数据采集卡。所述土壤孔隙水压力传感器插入钢制模型箱前后侧壁的孔中，土壤含水率传感器插入钢制模型箱左右侧壁的孔中，于试验过程中记录读取相关孔隙水压力变化和含水率变化情况。

进一步，所述立柱和底座，以及立柱上的升降机构共同组成单轴拉伸试验机。