CN105910873A - 一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，克服了普通环刀无法直接取样的问题，可在试验中较好地还原加筋植物土对于原位土体抗剪强度的增强作用，不妨碍植物的播种和生长，也不影响植物根系与土工垫的相互作用，保留了加筋植物土的原状特征，解决了加筋植物土无法直接测量其土体物理力学参数的问题；同时本方法还具有操作简单、质量可控、可重复性强等优点，综合实现了对加筋植物土抗剪强度的相对精确的量化。

Description

一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法
技术领域
本发明涉及一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，属于加筋植物土力学特性检测领域。
背景技术
在铁路、公路、水电、航道、港口等工程建设中，经常要开挖大量的边坡，如何保持边坡稳定及防治水土流失现象的发生，维护生态系统的平衡，成为了工程中重点关注的对象。
植物根系对土体强度的加强作用包括锚固作用和浅层加筋作用，因此在研究植物土物理力学性质时，可根据加筋土的强度理论并结合剪切试验对其进行研究。而所谓的加筋土就是土中埋没抗拉强度比原位土体高的材料而形成的一种复合体，其基本原理为土与加筋材料之间存在着似摩擦作用，此作用限制了土的变形，从而提高土体的抗剪强度。然而加筋植物土是将植物根系和加筋材料结合在一起，二者共同作用而形成的一种新复合体，与单一土工材料加筋土或者单一植物草皮相比，加筋植物土中根系的空间分布更为复杂，存在着很强的“局部突性”。其不仅可以通过根系对于土壤的挤压和缠绕，提高土壤团粒数量，增强土壤的抗剪能力及提高土壤的渗透性，同时可以通过加筋材料如加筋三维网等增强土体表面的整体性、抗撕裂性和整体抗冲刷性。
加筋植物土的上述特点，增加了其剪切试验的难度。根系的存在，尤其是表层加筋材料的阻隔，使得试验过程中环刀取样无法直接进行，也就无法测量其土体物理力学参数。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，包括以下步骤，
准备培养加筋植物土的容器，并根据容器的尺寸裁剪出匹配的土工垫；
在土工垫上设计后期取样的数量和位置；
在土工垫取样位置处裁剪出试验用的土工垫，裁剪后所留的空位与试验所用环刀匹配；
对试验用的土工垫进行修剪，使其直径不大于试验所用环刀的内径；
在容器内分层填土，直至土体表面与容器顶面的距离为试验原状样高度；
在土体表面铺设裁剪后的土工垫；
将修剪后试验用的土工垫放入空位，使修剪后试验用的土工垫的中心轴线与空位的中心轴线在同一条直线上；
在试验用的土工垫的中心处竖直插入定位杆；
将适量的土体和草籽充分混合，并均匀播撒在土工垫上；
播撒完成后进行覆土压实；
进行适当养护，待草籽长成草体，根系穿过土工垫生长完成后，在取样位置处取试验原状样。
所述容器的底部设置有若干透水孔。
所述土体含水量不低于50%，有机质含量不低于2%。
所述土工垫是由高分子材料单丝纤维制成的三维加筋生态网。
所述定位杆的材质为木质、竹质或其他不影响草体生长的材料。
播撒用的土体和草籽混合物中，草籽的密度为15-35g/m2。
制备直剪类试验原状样时，修剪后试验用的土工垫直径为试验原状样直径的85%-90%；制备压缩类试验原状样时，修剪后试验用的土工垫直径为试验原状样直径的95%-100%；制备三轴类试验原状样时，修剪后试验用的土工垫直径为试验原状样直径的90%-95%。
在铺设土工垫之前需要对土体喷洒有机肥液体。
本发明所达到的有益效果：本发明克服了普通环刀无法直接取样的问题，可在试验中较好地还原加筋植物土对于原位土体抗剪强度的增强作用，不妨碍植物的播种和生长，也不影响植物根系与土工垫的相互作用，保留了加筋植物土的原状特征，解决了加筋植物土无法直接测量其土体物理力学参数的问题；同时本发明还具有操作简单、质量可控、可重复性强等优点，综合实现了对加筋植物土抗剪强度的相对精确的量化。
附图说明
图1为土工垫的结构示意图。
图2为加筋植物土的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，包括以下步骤：
S1、准备培养加筋植物土的容器1，并根据容器1的尺寸裁剪出匹配的土工垫3。
容器1采用质轻且化学性质稳定的合成树脂或其他高分子化合物的塑料板，形状可以为长方体、圆柱体等，其竖向高度不小于200mm，容器1的底部设置有若干透水孔，直径为3mm，透水孔个数每平方米不少于15个，用于后面浇水养护时或者雨季时能够通畅排水。
土工垫3是由高分子材料单丝纤维制成的三维加筋生态网，拉伸强度在0.8-3.2 kN。
S2、在土工垫3上设计后期取样的数量和位置。
S3、在土工垫3取样位置处裁剪出试验用的土工垫3，裁剪后所留的空位与试验所用环刀匹配。
S4、对试验用的土工垫3进行修剪，使其直径不大于试验所用环刀的内径，即修剪后试验用的土工垫3小于空位，具体结构如图2所示，具有环形的空白位7。
制备不同的试验土样，其修剪也不一样，具体如下：制备直剪类试验原状样时，修剪后试验用的土工垫3直径为试验原状样直径的85%-90%；制备压缩类试验原状样时，修剪后试验用的土工垫3直径为试验原状样直径的95%-100%；制备三轴类试验原状样时，修剪后试验用的土工垫3直径为试验原状样直径的90%-95%。
S5、在容器1内分层填土，直至土体2表面与容器1顶面的距离为试验原状样高度。
土体2含水量不低于50%，有机质含量不低于2%，如：粘土、淤泥质土或砂性土等。
S6、对土体2喷洒有机肥液体，在土体2表面铺设裁剪后的土工垫3，裁剪后的土工垫3下部嵌入土体2约1-2mm。
S7、将修剪后试验用的土工垫3放入空位，使修剪后试验用的土工垫3的中心轴线与空位的中心轴线在同一条直线上，修剪后试验用的土工垫3下部嵌入土体2约1-2mm。
S8、在试验用的土工垫3的中心处竖直插入定位杆6。
定位杆6的材质为木质、竹质或其他不影响草体4生长的材料，形状为I形，长度在4-6cm之间，其直径不大于1.5mm，插入深度为10mm。
S9、将适量的土体2和草籽充分混合，并均匀播撒在土工垫3上。
草籽选用香根草、狗牙根、马尼拉、白三叶、宜安草等根系适中且环境适应性良好的一种或多种，草籽的密度根据实验需求而定，控制草籽密度为15-35g/m2，播撒用的土体2和草籽混合物中，草籽的密度为15-35g/m2。
S10、播撒完成后进行覆土压实，注意不要碰倒或碰歪定位杆6。
S11、进行适当养护，待草籽长成草体4，根系5穿过土工垫3生长完成后，在取样位置处取试验原状样。
上述方法克服了普通环刀无法直接取样的问题，可在试验中较好地还原加筋植物土对于原位土体2抗剪强度的增强作用，不妨碍植物的播种和生长，也不影响植物根系与土工垫3的相互作用，保留了加筋植物土的原状特征，解决了加筋植物土无法直接测量其土体2物理力学参数的问题；同时还具有操作简单、质量可控、可重复性强等优点，综合实现了对加筋植物土抗剪强度的相对精确的量化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
准备培养加筋植物土的容器，并根据容器的尺寸裁剪出匹配的土工垫；
在土工垫上设计后期取样的数量和位置；
在土工垫取样位置处裁剪出试验用的土工垫，裁剪后所留的空位与试验所用环刀匹配；
对试验用的土工垫进行修剪，使其直径不大于试验所用环刀的内径；
在容器内分层填土，直至土体表面与容器顶面的距离为试验原状样高度；
在土体表面铺设裁剪后的土工垫；
将修剪后试验用的土工垫放入空位，使修剪后试验用的土工垫的中心轴线与空位的中心轴线在同一条直线上；
在试验用的土工垫的中心处竖直插入定位杆；
将适量的土体和草籽充分混合，并均匀播撒在土工垫上；
播撒完成后进行覆土压实；
进行适当养护，待草籽长成草体，根系穿过土工垫生长完成后，在取样位置处取试验原状样。
2.根据权利要求1所述的一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，其特征在于：所述容器的底部设置有若干透水孔。
3.根据权利要求1所述的一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，其特征在于：所述土体含水量不低于50%，有机质含量不低于2%。
4.根据权利要求1所述的一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，其特征在于：所述土工垫是由高分子材料单丝纤维制成的三维加筋生态网。
5.根据权利要求1所述的一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，其特征在于：所述定位杆的材质为木质、竹质或其他不影响草体生长的材料。
6.根据权利要求1所述的一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，其特征在于：播撒用的土体和草籽混合物中，草籽的密度为15-35g/m2。
7.根据权利要求1所述的一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，其特征在于：制备直剪类试验原状样时，修剪后试验用的土工垫直径为试验原状样直径的85%-90%；制备压缩类试验原状样时，修剪后试验用的土工垫直径为试验原状样直径的95%-100%；制备三轴类试验原状样时，修剪后试验用的土工垫直径为试验原状样直径的90%-95%。
8.根据权利要求1所述的一种加筋植物土力学特性室内试验原状样制备方法，其特征在于：在铺设土工垫之前需要对土体喷洒有机肥液体。
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