本發(fā)明涉及一種定量評(píng)價(jià)植物根系加固土工程特性的原位測(cè)試儀，屬于巖土工程領(lǐng)域中一種能夠直接、連續(xù)地分析測(cè)試植物根系加固土的原位測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

原位測(cè)試是指在不破壞、不擾動(dòng)或較少擾動(dòng)測(cè)試對(duì)象原有狀態(tài)下，通過(guò)試驗(yàn)手段測(cè)定特定的物理量，進(jìn)而評(píng)價(jià)被測(cè)對(duì)象性能和狀態(tài)。對(duì)于土的性狀評(píng)價(jià)原位測(cè)試主要有靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)等。十字板剪切試驗(yàn)于1928年在瑞士提出，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，目前已成為地基土評(píng)價(jià)的一種普遍的一種方法。通過(guò)對(duì)插入地基中規(guī)定形狀和尺寸的十字板頭施加扭矩，使十字板在土中勻速扭轉(zhuǎn)剪切形成圓柱狀破壞面，最后進(jìn)行土的性狀進(jìn)行評(píng)定。靜力觸探技術(shù)是指利用壓力裝置將帶有觸探頭的觸探桿壓入試驗(yàn)土層，通過(guò)量測(cè)系統(tǒng)測(cè)試土的錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力等，可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等，靜力觸探技術(shù)至今已有80多年的歷史。國(guó)際上廣泛應(yīng)用靜力觸探，部分或全部代替了工程勘察中的鉆探和取樣。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)港口、公路、建筑和水利建設(shè)事業(yè)也隨之蓬勃發(fā)展，工程的建設(shè)、航道、河道、湖泊的疏浚和拓寬以及港口的新建、擴(kuò)建等工程項(xiàng)目都不可避免地產(chǎn)生大量邊坡。邊坡在降雨量充沛地區(qū)容易產(chǎn)生滑坡，眾所周知，植物有助于保持土坡的穩(wěn)定性，并且經(jīng)濟(jì)代價(jià)小，不會(huì)造成環(huán)境破壞。植物的根系通過(guò)降低土中水的含量以及降低土的滲透性來(lái)影響土的工程性質(zhì)，當(dāng)土中的根系小于2mm時(shí)，加固效果更為明顯。就目前而言可以直接測(cè)出土的抗剪強(qiáng)度原位測(cè)試主要為十字板剪切試驗(yàn)，十字板剪切試驗(yàn)對(duì)于測(cè)定無(wú)根系的土類具有成熟、準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，但是由于植物根系加固土中大量的根系阻礙了十字板的貫入，因此不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)植物根系加固土的工程性狀。另外，根系也會(huì)阻礙靜力觸探探頭貫入，造成貫入阻力偏大，也會(huì)影響工程性質(zhì)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。故需一種新的技術(shù)方案以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供可以直接評(píng)價(jià)植物根系加固土工程特性的原位測(cè)試儀器。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明用于定量評(píng)價(jià)植物根系加固土工程特性的原位測(cè)試儀可采用如下技術(shù)方案：

該原位測(cè)試儀包括測(cè)試部分：靜力觸探探桿、測(cè)力裝置；連接部分：圓盤(pán)；剪切裝置：剪切桿、圓錐；在圓盤(pán)的上部設(shè)有測(cè)力裝置，在測(cè)力裝置的上部設(shè)有靜力觸探探桿，在圓盤(pán)的下部設(shè)有剪切桿，剪切桿的下端為圓錐。

圓盤(pán)的圓盤(pán)厚度為10～20mm，直徑為100～120mm，投影面積為7850～11304mm²。

剪切桿一共5根，分別位于圓盤(pán)的圓周以及中心，每根剪切桿大小一致，長(zhǎng)度為100～150mm，直徑為16mm，投影面積為200mm²，5個(gè)剪切桿截面積之和為1000mm2，與靜力觸探探頭面積一致。

剪切桿下部的圓錐的錐尖角為60°。

本發(fā)明的定量評(píng)價(jià)植物根系加固土工程特性的原位測(cè)試儀的使用方法：

將剪切桿豎直放置在植物根系加固土表面，圓錐接觸土表面，將剪切桿勻速貫入植物加固土中；當(dāng)圓盤(pán)到達(dá)土表面時(shí)，停止施加豎向荷載，接著施加扭矩，使整個(gè)原位測(cè)試儀器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，直至土體完全破壞，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)破壞土體將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)圓柱體；通過(guò)靜力觸探探桿和測(cè)力裝置測(cè)力系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)植物根系加固土的性狀。

本發(fā)明的定量評(píng)價(jià)植物根系加固土工程特性的原位測(cè)試儀的使用方法為：

將剪切桿豎直放置在植物根系加固土表面，圓錐接觸土表面，將剪切桿勻速貫入植物加固土中；當(dāng)圓盤(pán)到達(dá)土表面時(shí)，停止施加豎向荷載，接著施加扭矩，使整個(gè)原位測(cè)試儀器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，直至土體完全破壞，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)破壞土體將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)圓柱體；通過(guò)靜力觸探探桿和測(cè)力裝置測(cè)力系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)植物根系加固土的性狀。

有益效果：與傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)相比，本發(fā)明解決了十字板剪切技術(shù)中不能插入植物根系加固土的缺陷，通過(guò)將本發(fā)明設(shè)備連續(xù)、勻速插入土中，得到靜力觸探參數(shù)，再通過(guò)對(duì)軸桿施加扭矩對(duì)土體產(chǎn)生剪切作用，直至土體完全破壞，使得測(cè)試技術(shù)能夠更全面、方便、準(zhǔn)確的服務(wù)于巖土工程領(lǐng)域。本發(fā)明具有連續(xù)性、可靠性和可重復(fù)性的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明用于定量評(píng)價(jià)植物根系加固土工程特性的原位測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的底視圖。

其中有：靜力觸探探桿1、測(cè)力裝置2、圓盤(pán)3、剪切桿4、圓錐5。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。

請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)一種用于定量評(píng)價(jià)植物根系加固土性狀的原位測(cè)試儀，靜力觸探探桿1，為空心圓管，中部有電路板原件、電纜傳遞采集數(shù)據(jù)。測(cè)力裝置2，該系統(tǒng)由扭力柱、應(yīng)變片、鉆桿和護(hù)套組成。測(cè)力裝置2連接靜力觸探探桿1和圓盤(pán)3。圓盤(pán)3的厚度為20mm，其主要作用是固定5個(gè)剪切桿，圓盤(pán)3中的剪切桿一共有五個(gè)，呈對(duì)稱分布，每個(gè)剪切頭相距40mm，剪切桿4的圓錐5錐尖呈60°角。

下面通過(guò)具體的試驗(yàn)實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明用于定量評(píng)價(jià)植物根系加固土性狀的原位測(cè)試儀的使用方法

試驗(yàn)前，將本儀器調(diào)平，保證與地面豎直，圓錐5錐尖接觸地面時(shí)，將靜力觸探探桿固定住，然后使用20mm/s的速度勻速將剪切桿貫入土中，由于剪切桿有60°的圓錐，因此在貫入過(guò)程中植物根系可以繞過(guò)探頭，待圓盤(pán)達(dá)到地面時(shí)停止貫入。在貫入的過(guò)程中，靜力觸探探桿會(huì)記錄貫入過(guò)程的貫入阻力數(shù)據(jù)。再對(duì)靜力觸探探桿施加扭矩，使得整個(gè)儀器旋轉(zhuǎn)。由于剪切桿的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生剪切作用，直至將土體完全剪壞，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)力裝置會(huì)記錄下轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)該數(shù)據(jù)與靜力觸探探桿記錄的數(shù)據(jù)分析、比較，修正植物根系加固土的性狀評(píng)價(jià)。