[发明专利]植物根系作用下土的力学特性分析装置及方法

说明书

本发明公开了植物根系作用下土的力学特性分析装置及方法，该装置包括培育容器和培育控制系统；培育容器内设置有透水板，透水板上设置有培育用套管；培育控制系统包括第一水位传感器、温度传感器、计时器、控制器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、水泵送装置、营养液泵送装置、水箱、营养液箱和加热片；培育容器上设置有输液软管。本发明还提供一种采用该分析装置进行试验的方法，该方法包括根土复合体试样的培育、根土复合体试样的取出、三轴压缩试验、直剪试验和培育用套管内的根系拔出试验。本发明的装置具有脱模方便、可有效取得原状样的优势，采用本发明的装置及方法可进行植物根系作用下土的力学特性研究。

技术领域

本发明属于土木试验设备技术领域，具体涉及植物根系作用下土的力学特性分析装置及方法。

背景技术

随着城镇建设、交通基础设施的发展，工程活动引发的边坡表层土体滑动、水土流失等灾害逐年增加，对城镇、铁路、公路造成一定程度的潜在危害，给社会经济建设和发展也带来了一定的影响。因此，加快边坡植被恢复，提高边坡稳定性，减少水土流失，是现阶段急需解决的问题。目前，植物根系可以有效防治边坡浅层滑坡等自然灾害的作用已被人们广泛认可和接受。而衡量植物根系固土护坡效果的重要指标是植物对土体抗剪强度的影响，这是了解植物根系对土体强度加强作用的关键，同时也是通过植物保持铁路、公路、水电、巷道、港口等工程设施中所开挖的边坡稳定及避免水土流失的重要途径。

目前常见的土的抗剪强度的室内试验包括直剪试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等，但由于在进行抗剪强度试验时所需要采集的试样较多，不便带回室内进行试验，并且室外取样较为困难，因此实验室内常采用重塑土进行试验，但由于重塑的根土复合体土是人为形成的，与自然条件下的根土复合体相比，结构不能保持一致，如何有效取得原状样并利用所取得的原状样进行植物根系作用下土的力学特性分析，是减小实验误差、提高试验精度的重要途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供植物根系作用下土的力学特性分析装置及方法。本发明的植物根系作用下土的力学特性分析装置具有脱模方便，可有效取得原状样的优势，可进行植物根系对黄土强度特性影响的研究。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，包括：用于培育根土复合体试样的培育容器和培育控制系统；所述培育容器内设置有透水板，所述透水板上设置有可供植物种籽撒入的培育用套管，所述培育用套管的数量为多个；

所述培育控制系统包括第一水位传感器、温度传感器、计时器、控制器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、水泵送装置、营养液泵送装置、水箱、营养液箱和加热片；

所述第一水位传感器设置于培育容器内；所述加热片和温度传感器均设置于培育容器上；

所述第一水位传感器、温度传感器、计时器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均与控制器电性连接；

所述水箱上设置有第一进水管，所述第一进水管且远离水箱的一端连接于培育容器上，所述水泵送装置设置于水箱内且和第一进水管连通，所述第一电磁阀设置于所述第一进水管上；

所述第一进水管上连通有第二进水管，所述第二电磁阀设置于第二进水管上；

所述营养液箱上设置有第三进水管，所述培育容器上设置有输液软管；所述第二进水管远离第一进水管的一端和第三进水管远离营养液箱的一端均连接于输液软管上，所述输液软管管壁上开设有出液孔；所述营养液泵送装置设置于营养液箱内且和第三进水管连通，所述第三电磁阀设置于第三进水管上。

上述的一种植物根系作用下土的力学特性分析装置，其特征在于，所述培育用套管包括多个依次设置的管段，所述管段上套设有用于连接相邻管段的连接套管，每个所述管段上均设置有管段用扎带；所述管段包括左半管段和右半管段，所述左半管段和右半管段形状和结构均相同。