[发明专利]一种根土复合体轴向抗剪强度测量装置及方法

说明书

本发明涉及植物力学测量技术领域，尤其涉及一种根土复合体轴向抗剪强度测量装置及方法。包括电子万能试验机、剪切刀具与土壤围压模拟装置；剪切刀具与电子万能试验机相连，土壤围压模拟装置位于剪切刀具下方；根土复合体放置在土壤围压模拟装置液压囊的内腔，土壤围压模拟装置在根土复合体周围提供与实际土压等值的围压；试验机带动剪切刀具对根土复合体实施轴向剪切，测量剪切力。本发明结构简单、操作方便，试验成功率高，实现在实际土壤围压环境下测量根土复合体轴向抗剪强度。

技术领域

本发明涉及植物力学测量技术领域，尤其涉及一种根土复合体轴向抗剪强度测量装置及方法。

背景技术

根土复合体抗剪强度是农业工程领域中植物根系挖掘和剪切科学研究及装置开发、土木工程领域中植物固土护坡研究的重要基础数据。所以，根土复合体抗剪强度的精确测量是极其重要和必要的。

查阅文献和专利资料，目前有两种根土复合体抗剪强度测量的方法和装置。一种是中国专利公开(公告)号：CN 108519257 A，公布了用于含根土试样制备及抗剪强度检测的方法和装置，另一种是中国专利公开(公告)号：CN 108519257 A，公布了一种根土复合体原位剪切试验装置及应用方法。上述两种方法和装置存在的问题是：(1)上述两种方法和装置实施根土复合体的径向抗剪强度测量，无法实施根土复合体的轴向抗剪强度测量； (2)中国专利公开(公告)号：CN 108519257 A，通过加载板对根土复合体实施轴向加载，该方式不符合土壤围压的实际状态；中国专利公开(公告)号：CN 108519257 A提供的装置没有土压施加装置，无法模拟实际土壤围压环境下的根土复合体抗剪特性。总之，上述两种方法和装置无法有效模拟土壤围压的实际状态。因此，需要一种在实际土壤围压环境下实现根土复合体轴向抗剪强度测量的装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种根土复合体轴向抗剪强度测量装置及方法。实现在实际土壤围压环境下测量根土复合体轴向抗剪强度。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种根土复合体轴向抗剪强度测量装置，包括电子万能试验机、剪切刀具与土壤围压模拟装置；剪切刀具与电子万能试验机相连，土壤围压模拟装置位于剪切刀具下方；根土复合体放置在土壤围压模拟装置液压囊的内腔，土壤围压模拟装置在根土复合体周围提供与实际土压等值的围压；电子万能试验机带动剪切刀具对根土复合体实施轴向剪切，测量剪切力。

所述剪切刀具的刀片为圆弧剪切刃的直剪刀片，剪切刀具的刀柄通过螺纹与电子万能试验机卡具相连。

所述土壤围压模拟装置包括底座、承囊筒、液压囊、液压表、承压管、气压室、气压阀与气泵；承囊筒固定在底座上，液压囊放置在承囊筒内，承压管通过连接管与液压囊相连，液压表安装在连接管上；气压室通过连接管与气泵相连，气压阀安装在连接管上。

所述承囊筒为筒形，一端固定在底座上，另一端设有封面，封面上设有开口。

所述液压囊为口字形腔体结构，内部中空，液体放置在中空的腔体内。

所述承压管为圆柱体，采用橡胶材料制作。

所述气压室为圆柱体，内部存储压缩气体。

一种根土复合体轴向抗剪强度测量方法，具体包括如下步骤：

1)在玉米根茬地中挖取根土复合体，其结构为长方体，同时测量土壤的土压，记为P0。

2)剪切刀具通过刀柄的螺纹与电子万能试验机的卡具安装螺纹孔连接；

3)根土复合体放置于土壤围压模拟装置的液压囊内腔；

4)气压阀开启；

5)气泵向气压室内充入压缩气体；气压室内压力增大，挤压承压管，以液体为传递压力能的介质，使液压囊内的压强增大；