[发明专利]一种草地剪切力原位测试方法及装置

摘要

本发明属于草地生态改良领域，具体涉及一种针对草地土壤‑根系复合体结构的剪切力原位测试方法及装置。根据测定深度需求，将执行剪切装置从草地表面强制垂直贯入到待测深度的土层中；贯入到待测深度后，驱动执行剪切装置周向旋转，使得该深度内的土壤‑根系复合体结构在与执行剪切装置相互作用的作用面上发生剪切失效，直至土壤‑根系复合体结构破坏，通过测定使土壤‑根系复合体结构发生剪切失效至破坏时所需的有效扭矩峰值来推算草地待测深度土层自然条件下的抗剪强度及剪切特性的相关参数。本发明适应性强，能直接获取数据，操作灵活，解决传统人工取样后在室内进行原状土测试造成的数据偏差，以及因草地土壤坚实度高而带来的取样费力的问题。

主权项

一种利用草地剪切力原位测试装置的草地剪切力原位测试方法，所述草地剪切力原位测试装置包括机架(1)、剪切执行装置(2)、扭转轴(3)、固定轴(7)、液压缸(10)和数显扭矩扳手(16)，其中，液压缸(10)固定在机架(1)的顶端；固定轴(7)上端采用螺纹副的方式与液压缸(10)的液压杆相连，固定轴(7)下端与扭转轴(3)上端相连；扭转轴(3)下端与剪切执行装置(2)通过螺纹副相连；所述剪切执行装置(2)包括竖向剪切板(13)、横向剪切板(14)和支撑轴(15)；所述扭转轴(3)中部两侧铣有一定宽度的平面，与数显扭矩扳手(16)的夹持端相配合，其特征在于：所述方法包括如下步骤：a.测试前，将草地剪切力原位测试装置通过三点悬挂与拖拉机相连，机架(1)底部位于草地上方并相距一定距离；通过数显扭矩扳手(16)转动扭转轴(3)周向旋转，记录数显扭矩扳手(16)空转的扭矩值，即为装置内部各部件之间的摩擦力或其它的力产生的扭矩值；b.操作拖拉机控制三点悬挂将草地剪切力原位测试装置下降，机架(1)底部完全与草地表面接触时停止下降，操作拖拉机后输出液压系统，控制液压缸(10)中液压杆伸出，带动固定轴(7)、扭转轴(3)和剪切执行装置(2)垂直地面向下运动，当剪切执行装置(2)贯入草地土层后继续运动直到达到预定深度后操作拖拉机后输出液压系统使液压缸(10)的液压杆停止运动，贯入土层过程中确保剪切执行装置(2)没有旋转；c.扳动数显扭矩扳手(16)，带动扭转轴(3)周向旋转，使得该深度内的土壤‑根系复合体结构在与执行剪切装置相互作用的作用面上发生剪切失效，直至土壤‑根系复合体结构破坏，旋转过程中记录数显扭矩扳手(16)的最大值；d.将步骤c所得数显扭矩扳手(16)的最大值减去步骤a空转的扭矩值，得到剪切执行装置(2)所在土层深度范围内的剪切破坏时所需的有效扭矩峰值；e.根据有效扭矩峰值，运用数学计算方法计算出该深度土层自然条件下的抗剪强度及剪切特性相关的参数。