一种野外测试植物根系抗拔强度的试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于植物根系抗拔强度测试设备领域，特别涉及一种野外测试植物根系抗拔强度的试验装置。
【背景技术】
[0002]植物根系的固土护坡作用是实施生态护坡的一种重要方式。植物根系和土共同组成根土复合体，对土体起到了加筋锚固作用，其破坏主要有根茎拉断破坏和根土界面摩擦破坏两种模式，这两种破坏模式都与根系抗拔强度有关。因此，对植物根系的抗拔强度进行测试是评价植物根系固土护坡效果的重要依据。
[0003]目前，植物根系抗拔强度测试主要有室内试验和现场试验两类。室内试验通过对采集根系进行室内测试获得其抗拉强度。由于脱离植物生长的土体环境，易造成根系样本失水变干，获得的结果与根系抗拉强度真实值之间存在差异。室内测试方法获得的是根茎材料的抗拉强度，仅能反映根茎拉断破坏模式对根系抗拔强度的影响，不能反映根土界面摩擦破坏模式的不利影响。现场试验主要采用千斤顶一类的工程抗拔试验装置进行，操作复杂，费用高，精度低，在植被覆盖环境中适应性差。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能适应野外现场原位测试要求的植物根系抗拔强度测试装置。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是:
[0005]提供一种野外测试植物根系抗拔强度的试验装置，包括植物根茎夹具，还包括固定支架系统、加载装置、固定环、杠杆、位移读数钢尺、转换环、弹簧测力计和挂钩；所述杠杆为两端开有竖向孔的伸缩钢管，杠杆包括固定管和能缩进固定管内部的活动端管，固定管的一端为固定段，固定管的另一端开有竖向孔，所述活动端管的一端能从固定管的固定段伸入固定管内，且活动端管能在固定管内进行伸缩调节，活动端管的另一端开有竖向孔；
[0006]所述固定支架系统包括主固定支架、位移读数钢尺固定支架；
[0007]所述主固定支架包括固定基座、转动支撑和至少三个支撑脚；所述固定基座包括基座面板、固定板和转轴，且固定板和转轴都至少设有三个；基座面板上设有螺纹通孔A，每个固定板上都设有螺纹通孔B和两个U形槽，所述螺纹通孔B与螺纹通孔A对应，固定板通过对应的螺纹通孔B与螺纹通孔A叠加，利用螺栓穿过上下螺纹通孔固定连接在基座面板上；转轴的两端分别固定在相邻两个固定板的其中一个U形槽内，实现相邻相邻两个固定板的连接；
[0008]所述转动支撑包括钢轴和两个轴承；两个轴承的下端分别通过连接螺栓固定在基座面板上，钢轴的两端分别固定在两个轴承上；所述固定环包括相互连接的上环和下环，钢轴能通过过盈配合与固定环的下环连接，所述杠杆能通过过盈配合与固定环的上环连接，实现主固定支架与杠杆的固定段中部相连；
[0009]所述支撑脚包括活动支脚和固定脚套，活动支脚的上端套设在固定脚套内；所述固定脚套的上部设有通孔，固定基座上的对应转轴能穿过对应支撑脚中固定脚套的通孔，实现固定脚套与对应转轴连接固定，并使支撑脚能绕转轴转动；固定脚套的下部设有锁紧螺栓，用于固定套设在固定脚套内的活动支脚，并能通过调整活动支脚伸缩进固定脚套内的长度，实现支撑脚长度的伸缩调节；
[0010]所述位移读数钢尺固定支架包括固定面板、伸长杆和至少两根支撑地叉；所述伸长杆包括固定套管、能缩进固定套管内部的活动管，所述活动管的一端伸入固定套管的一端内，且活动管能在固定套管内进行伸缩调节，活动管的另一端通过螺栓竖向固定有所述位移读数钢尺；固定套管的另一端通过连接螺栓固定在固定面板上，所述固定面板上设有通孔，支撑地叉的上端带有螺纹，支撑地叉的上端能穿过固定面板上的通孔，并利用螺母与固定面板实现固定连接；
[0011]所述植物根茎夹具包括U型底座、连接螺杆、夹紧螺栓和夹块，且夹紧螺栓、夹块各设有两个；两个夹块以夹持面相向设置在U型底座内，且分别通过夹紧螺栓与U型底座的两个槽边连接，连接螺杆的一端固定在U型底座的槽底外部；
[0012]所述转换环为环状结构，且转换环上设有内螺纹通孔，连接螺杆的另一端通过穿过转换环的内螺纹通孔连接，实现连接螺杆与转换环上的内螺纹通孔构成螺母螺杆连接副；转换环再与所述弹簧测力计下端的钩形结构相连，弹簧测力计的下端带有指示针，且指示针能指向固定在位移读数钢尺固定支架上的位移读数钢尺；弹簧测力计的上端，用于和杠杆的固定管端部竖向孔，利用挂钩实现连接；
[0013]所述加载装置包括加载砝码盘和加载吊篮；所述加载吊篮包括至少两根长度相同的钢丝绳，每根钢丝绳的下端与加载砝码盘连接，每根钢丝绳的上端连接在一起，用于和杠杆的活动端管端部竖向孔，利用挂钩实现连接，即加载吊篮用于将加载砝码盘吊设在杠杆的活动端管端部。
[0014]作为进一步的改进，所述野外测试植物根系抗拔强度的试验装置还包括弹簧，弹簧安装在杠杆与基座面板之间，且弹簧与杠杆的连接点为杠杆的固定段上，固定段中部和活动端管伸入点之间。
[0015]作为进一步的改进，所述野外测试植物根系抗拔强度的试验装置还包括砝码，砝码用于在进行植物根系抗拔强度测试时，放置在加载砝码盘上。
[0016]作为进一步的改进，所述杠杆中的固定管和活动端管之间、伸长杆中的固定套管和活动管之间，都设有限位结构；限位结构能在活动端管或者活动管的任意位置，实现活动端管与固定管之间，或者活动管与固定套管之间的连接固定。
[0017]作为进一步的改进，所述限位结构采用拧紧螺栓，拧紧螺栓为一端带有(与活动端管或者活动管形状相吻合的)夹片。
[0018]作为进一步的改进，所述野外测试植物根系抗拔强度的试验装置还包括可调节挂钩，可调节挂钩为穿设在口字形框架中间的带有螺纹的螺杆，螺杆下端带有钩形结构，可调节挂钩能通过螺杆的升降，实现钩形结构的高度调节；所述可调节挂钩设有两个，一个可调节挂钩设置在测力弹簧计与杠杆之间，可调节挂钩下端的钩形结构与测力弹簧计的上端相连，可调节挂钩的上端利用挂钩和杠杆的固定管端部竖向孔实现连接；另一个可调节挂钩设置在加载吊篮与杠杆之间，可调节挂钩下端的钩形结构与加载吊篮的钢丝绳相连，可调节挂钩的上端利用挂钩和杠杆的活动端管端部竖向孔实现连接。
[0019]作为进一步的改进，所述设置在杠杆两端的挂钩用于杠杆两端的挂载，挂钩的上端穿过杠杆的竖向孔，并利用螺母实现固定，挂钩的下端用于和挂载连接。
[0020]作为进一步的改进，所述支撑脚、固定板和转轴都分别设有四个，且支撑脚、固定板和转轴分别均匀设置，即相邻支撑脚之间、相邻固定板之间、相邻转轴之间，形成的角度都为90度。
[0021]本发明的工作原理:将植物根茎用夹具夹紧，在加载砝码盘上不断增加砝码，利用杠杆原理，使植物根系不断拉伸，直至被整体拔出，通过弹簧测力计测出植物根系的抗拔力，根据位移读数钢尺测出不同抗拔力下对应的植物根系上拔位移，获得抗拔力-上拔位移曲线。
[0022]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0023]1、本发明的原理和结构简单，能适应不同的野外现场试验条件，操作方便；
[0024]2、本发明的装置各部分可拆分和组装，故可方便的携带到野外进行现场原位测试，测试结果能反映植物根系的实际力学特性；
[0025]3、由于杠杆可以伸缩，可以根据植物根系抗拔强度大小的实际情况调整加载装置一侧的力臂长度，通过较少的砝码就可提供较大的上拔力；
[0026]4、砝码可以就地取材，用石头、沙子、土等代替标准砝码，且不需要测量其质量，原因在于弹簧测力计可以直接获得抗拔力的大小。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的装置整体结构图。
[0028]图2为图1中A部分的局部放大示意图。
[0029]图3为固定