CN113916664A - 一种土体根系拉拔剪一体化测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，通过对埋入土体中的根系进行拉拔剪测试获得覆被浅层滑坡中乔木根系土力学特性：包括用于容纳测试根系并水平放置的容器和拉拔装置，包括用于调节拉拔装置和容器之间连线与水平面之间夹角的倾角调节机构；还包括具有两个滑动连接的子部分的剪切测试箱；所述容器中还具有将测试根系压实的填充材料，当容器被固定后由拉拔装置对测试根系或剪切测试箱施加向外的拉力，通过改变测试参数以获得根系特性数据。本申请通过设置的拉拔装置和剪切测试箱配合，从而通过获得拉拔及剪切测试数据来反映植物根系对土体的加固效果，相较于现有的实验手段提供一种简单高效的实验装置。

Description

一种土体根系拉拔剪一体化测试装置

技术领域

本发明涉及物理性质测试技术领域，尤其涉及用于一种土体根系拉拔剪一体化测试装置。

背景技术

植物根系通过加筋及锚固作用能够有效的增强土体抗剪强度并抑制土体的变形。根系发挥这一系列作用通常依靠自身的抗拉强度以及根土间的摩擦力实现，最终实现土体抗剪强度的增加。因此，根系对土体的加固作用主要通过根系抗拉强度，根土间摩擦力以及根土复合体的抗剪强度来衡量，它们是根系土加固土体能力的直接指标，并能有效影响覆被边坡的稳定性。

由于根系尺寸的各异性以及根系分布的复杂性，目前，通过野外试验还无法准确量化根系的抗拉强度、根土间的摩擦力及根土复合体的抗剪强度。目前的室内试验设备也无法同时得到以上三个关键参数，具有较大的局限性。因此，受限于相关试验设备的空缺，使得相关的试验耗时长，成本高，精度低，极大影响了相关研究的发展。

发明内容

为了解决现有技术中测试根系土体设备成本高精度差的问题，本申请提供一种装置，通过设置恰当的结构和连接关系，从而通过调整试验参数来仿真模拟真实植物根系对土体的加固作用。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

第一方面，本发明公开一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，通过对埋入土体中的根系进行拉拔仿真测试获得覆被浅层滑坡中乔木根系土力学特性：包括用于容纳测试根系并水平放置的容器和拉拔装置，还包括用于调节拉拔装置和容器之间连线与水平面之间夹角的倾角调节装置；

所述容器中还具有将测试根系压实的填充材料，当容器被固定后由拉拔装置对测试根系施加向外的拉力，通过改变测试参数以获得特性数据。

需要说明的是，容器固定在水平面上或任一具有水平端面的固定结构上，而拉拔装置可固定在任一结构上，拉拔装置具有可移动的夹具端，通过夹具端夹持从容器中露出的根系端部，从而通过拉拔装置中的动作机构提供拉拔力。由于需要模拟植物根系对土壤的固定效果，则需要在容器中填充对应的材料，通过模拟自然条件种土体与根系之间的作用力，来达到真实的实验效果。

一般的测试过程中所使用的填充材料为一定含水率的土体，但为了模拟不同土壤条件的实验环境，则也会选用不同的填充材料。同时，若需要观测根系在拉拔过程中与土壤之间的实际接触情况，也可以使用透明的容器和透明填充材料，并通过外部设有的压力装置始终给予容器内填充材料一定的压力。

还需要说明的是，拉拔装置与容器均设置在同一固定结构上，倾角调节装置与该固定结构活动连接。其中，拉拔装置与容器设置在同一固定结构上，该结构设置在水平面上，则容器中的测试根系保持水平状态，同时也施加水平方向上的拉力。为了便于计算，一般将拉拔装置施加拉力的方向与容器内根系的摆放方向保持共线状态，此时通过倾角调节装置调整两个部分连线的倾角，从而模拟野外边坡不同坡度条件下的植物根系加固土体的效果，而所谓的连线则是指根系的摆放方向与施加的拉力所处的直线方向。

结合第一方面的第一种实施方式，本发明提供第一方面的第一种实施方式，所述拉拔装置包括测试架和设置在测试架上的拉拔仪，所述拉拔仪与测试架活动连接并由设置在测试架上的拉动装置带动拉拔仪对测试根系施加拉力；所述容器与测试架可拆卸连接。

结合第一方面或第一方面的第一种实施方式，本发明提供第一方面的第二种实施方式，容器包括至少两个滑动连接的子部分，子部分之间滑动的方向与测试根系长度方向垂直。

所谓抗剪强度测试，是指植物根系在这种可相对挫动的容器中先用覆盖材料进行填埋固定，然后通过拉动容器一部分使得植物根系长度方向的部分结构受到剪切力，通过调节不同大小的拉力，并观察容器内根系土的剪切变形状态，来获取根系土的抗剪强度，并衡量植物根系在自然条件下对土体的加固作用。

该测试方法中的测试根系与上述实施方式中的拉拔试验中测试根系放置方向不同，抗剪强度测试的测试根系为竖向放置，并且通过拉拔结构拖动一个子部分使其发生相对挫动，从而致使包裹测试根系的土壤发生垂直于测试根系长度方向上的位移，从而模拟滑坡时根系土真实的受力情况。

值得说明的是，同一个容器既可以做为拉拔试验用，也可以作为抗剪测试用，在拉拔试验时，可将两个子部分进行锁紧固定，保证在测试时不会发生相对位移。而进行抗剪测试时，需将容器下部固定，而上部可自由推动/拉动，并且需要将拉拔测试中供测试根系露出端部的孔洞堵塞，从而保证填充材料不会从对应孔洞落出。

结合第一方面的第二种实施方式，本发明提供第一方面的第三种实施方式，所述容器为一个具有内槽的测试箱，测试箱一侧具有供测试根系端部露出并被夹持的拉孔。

结合第一方面的第三种实施方式，本发明提供第一方面的第四种实施方式，所述测试箱具有限位结构和锁止结构，通过限位结构与测试架活动连接，并通过锁止机构与测试架上设有的卡座可拆卸连接。

结合第一方面的第四种实施方式，本发明提供第一方面的第五种实施方式，所述限位结构为设置在测试箱底部的插槽，通过与设置在测试架上的卡板配合，使插槽与卡板上的卡槽卡接限位。

结合第一方面的第五种实施方式，本发明提供第一方面的第六种实施方式，所述锁止机构设置在测试箱上，包括连接座和设置在连接座上可活动且具有复位弹力的卡子，通过卡子插入所述卡座中卡接固定。

结合第一方面的第六种实施方式，本发明提供第一方面的第七种实施方式，所述连接座上具有至少两个卡子，在相邻卡子之间具有始终提供向外扩张的力的弹簧；在一个或多个卡子还上设有用于操作的手柄。

结合第一方面及其第一方面的第一至七种实施方式，本发明提供第一方面的第八种实施方式，所述倾角调节装置包括转动连接的底架和转架，所述底架保持与水平面平行；所述固定结构一端与底架转动连接，另一端与转架活动连接，并在与转架连接处设有锁止机构。

结合第一方面及其第二种实施方式，本发明提供第一方面的第九种实施方式，子部分包括滑动层和固定层，所述固定层固定在任一结构上，所述滑动层与外部的动作机构连接。

有益效果：

1、本申请通过设置的拉拔装置和容器配合，通过在容器中设置符合实验要求的填充材料来模拟对应参数的土壤，填充材料将测试根系包裹，从而通过获得拉拔测试数据来仿真模拟现实场景中植物根系对相应土体的加固效果，相较于现有的实验手段提供一种简单高效的实验装置；

2、本发明通过在该设备上设置倾角调节装置，从而在该设备上模拟坡面坡度对拉拔试验中的根系影响效果，从而提高仿真效果；

3．本申请通过设置的外部动作机构和这种可发生挫动的容器配合，然后在容器中设置符合实验要求的填充材料来模拟对应参数的土壤，从而通过获得剪切过程中的剪力及位移变化，并获得根土复合体的抗剪强度，来仿真模拟现实场景中对应条件下的植物根系对不同环境下的土体的加固效果；

4、本发明通过设置便于拆卸的限位结构和锁止结构，使得作为容器的测试箱能够进行快速拆装和定位，在保证具有较为方便高效的拆装过程的同时，还能够具有较好的固定效果，避免在拉拔过程中出现较大位移，影响实验结果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例2部分的整体结构侧视图；

图2是本发明实施例2部分的整体结构俯视图；

图3是本发明实施例2部分的整体结构的第一轴侧视图；

图4是本发明实施例2部分的整体结构的第二轴侧视图；

图5是本发明实施例1中测试箱与卡板部分的结构示意图；

图6是本发明图7中的A局部放大示意图；

图7是本发明实施例2部分的倾角调节装置的轴侧视图；

图8是本发明图5中的B局部放大示意图；

图9是本发明实施例1中测试箱的第一轴侧视图；

图10是本发明实施例1中测试箱的第二轴侧视图；

图11是本发明实施例1中测试箱的侧视图；

图12是本发明实施例5部分的整体结构侧视图；

图13是本发明实施例5部分的整体结构俯视图；

图14是本发明实施例5部分的整体结构的轴侧视图；

图15是本发明实施例5中测试箱与卡板之间的连接侧视图；

图16是本发明实施例5中测试箱与卡板之间的连接轴侧图；

图17是本发明实施例5中整个测试箱未拉动时的侧视图；

图18是本发明图17中沿S-S剖切线剖切的截面示意图；

图19是本发明实施例5中整个测试箱在向外拉开上层的滑动层一定距离时的侧视图；

图20是本发明图19中沿T-T剖切线剖切的截面示意图。

图中：1-测试架，2-底座，3-控制模块，4-固定端，5-测试箱，5.1-拉孔，5.2-内槽，5.3-滑动层，5.4-固定层，6-夹具，7-卡座，8-转架，9-底架，10-尾架，11-转轴，12-卡板，13-卡槽，14-滑动座，15-卡销，16-滑槽，17-连接座，18-箱盖，19-料槽，20-手柄，21-插槽，22-卡子，23-拉带。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

在对本申请结构和工作原理进行详细阐述之前，申请人首先对本申请应用的场景，以及现有技术所存在的缺陷进行简单描述。现有滑坡等地质灾害研究中需要就植物根系对土体的加固作用进行量化，从而获取到更加真实的研究数据。但由于野外实地现场试验所需要的条件较为苛刻，若想获取到不同实验条件的测试数据，其成本较高，不具有可行性。为了获取到有效的植物根系对土体的加固作用效果，需要在实验室中模拟出真实的环境条件。本申请中的装置则是根据上述需求，设计了一种结构简单且具有多个参数可调的测试装置。

具体来说，本实施例公开一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，包括一个测试箱5和一个拉拔装置，测试箱5与拉拔装置均固定在同个平板上，将该平板固定在地面上，并通过调整其角度使整个平板保持水平状态。

其中的拉拔装置是一种液压拉伸器，其具有一个动作端，用于施加拉力。本实施例中在该动作端上设置有一个三爪的夹具6，通过调整使其与测试箱5具有合适的间距。

优选的，测试箱5是一种单侧开口的盒体结构，本身为矩形结构，上部开口，并在开口上设有一个箱盖18，通过箱盖18来遮挡。测试箱5内部具有一个矩形的内槽5.2，并在内槽5.2一侧设有一个拉孔5.1。测试时，先在内槽5.2底部填充一定量的泥土，先压实以后，再其上部放置测试根系，本实施中的测试根系仅具有一条主根，而其他为根须。该测试根系的长度大于或等于整个内槽5.2的长度，则在放置时使该测试根系一端从拉孔5.1中伸出一定长度，然后再填充土体使得内槽5.2被填满，填满后将箱盖18扣合，并根据需要使用额外的液压设备对箱盖18始终施加一定数值的下压力，从而在测试箱5内模拟真实的根系所受的土压力。

实验过程中，将测试根系伸出一端固定在三爪的夹具6内，然后锁紧夹具6并使其与测试根系之间具有一定的接触面积，避免因夹持部分较短而在拉伸过程中出现断根或根系滑脱的现象。结构固定后通过操作液压拉伸器不断增加拉力，当测试根系被拉动时开始记录数据和具体状态，从而根据已有的数据进行分析获取到该条件下的根系摩擦力和根系的抗拉强度数据。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定，同样公开一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，但与实施例不同的是，其中设有的测试箱5设置在拉拔装置上。

具体来说，拉拔装置包括一根长条状的测试架1，其本质为一根铝型材，该测试架1内具有一条长槽。长槽内具有一根液压杆，在液压杆端部设有一个固定端4，固定端4上设有一种平板夹具6。

优选的，在测试架1的底部设有一个底座2，底座2一侧设有一个控制模块3，通过控制模块3控制液压杆伸缩，并在控制模块3外部设有一个可显示数据的显示器，使用者也可以通过控制模块3具有的数据端口，采用外部的笔记本电脑或其他终端设备连接进行控制和数据采集。

如图6和图7所示，在测试架1靠近底座2一侧设有一个卡板12，该卡板12具有两组平行设置的卡槽13。而测试箱5底部具有与卡槽13配合的插槽21，先将测试箱5放置在靠近卡板12一侧的测试架1上，并使得插槽21上的凸出部能够插入插槽21的空位。然后再向底座2一侧滑动测试箱5，使得插槽21与卡槽13插接实现限位，此时通过两个槽结构卡接能够限制测试箱5仅能沿测试架1的长度方向移动。

优选的，在图7中可以看到，本实施例还在底座2表面上设有一个卡座7，卡座7为凹字形的金属件，其两侧具有两条方形孔。而在测试箱5外表面还设置有一个连接座17，在连接座17上具有两个对称设置且与连接座17转动连接的卡子22。两个卡子22能够向外转动，并在其中间设有一根弹簧始终给两侧的卡子22提供向外转动的推力。在卡子22上部单独设有一个便于手动操作的手柄20，使用者可通过手柄20将两个卡子22向中间压合，使得两个卡子22的最大宽度小于卡座7的最大宽度。当推动测试箱5向卡座7一侧移动时，卡子22能够顺利伸入卡座7内，并当其端部与方形孔对齐后释放手柄20。此时两个卡子22能够在弹簧的作用下向外扩张，使其端部的楔形块插入方形孔中，从而实现锁止固定。

使用时，先将测试架1固定放置在地面上并调平，然后通过控制模块3将固定端4的夹具6移动至远端。随后，将测试箱5安装在测试架1上，并使其正好落入卡槽13的空位处。此时用手操作手柄20使两个卡子22向内转动，然后在保持卡子22始终向内收缩状态下移动整个测试箱5，使得卡子22顺利落入卡座7内，同时卡槽13与插槽21配合插接，最后，释放手柄20使得两个卡子22端部嵌入卡座7的方形孔内，实现锁紧固定。

实施例3：

本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化限定，同样是公开一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，如图1-图11所示，图1-图4展示了整个测试装置的整体结构。

具体来说，本实施例中采用现有的拉力测试设备，通过在其上部设置卡板12来固定测试箱5，而在拉力测试设备底部还设有倾角调节装置，通过该机构实现拉力测试设备的倾斜。

如图所示，整个拉力测试设备采用现有的立式液压拉力机，该拉力机同样具有一个底座2和设置在底座2上的测试架1，该测试架1同样是采用铝型材，通过螺栓固定在底座2上。同样，在底座2上设置有一个控制模块3，而测试架1上具有一个通槽，在通槽内设有液压杆，由液压杆推动端部的固定端4沿测试架1长度方向移动。控制模块3与底座2内的液压杆油缸连接，通过控制油缸来使设置在固定端4上的三爪的夹具6移动，并在控制模块3上设置有显示屏，用于显示当前的拉力值和其他状态信息。

由于这种液压拉力机是用于测试普通材料的抗拉强度，使用时通过底座2下部的四个支撑脚立在固定面上。但由于这种竖向拉板的方式无法保证根系周围土压力恒定，会导致根系拉拔测试失真，则需要将其横置，并通过设置倾角调节装置来调整其倾角，从而模拟不同坡度的测试条件。

优选的，本实施例中的倾角调节装置包括底架9和转架8，图中可以看到，底架9与转架8均为型材板，其两部分端部通过转轴11铰接。在底架9远离转架8一端设有尾架10，该尾架10宽度大于底架9，用于配合固定底座2进行固定。在底座2一侧边上设有一块条形板，该条形板的端部具有转轴11，而尾架10两侧具有一个容纳转轴11的圆形槽，通过将底座2的条形板放置在尾架10上实现整个液压拉力机一端与底架9铰接。

在转架8远离底架9一侧的两侧边条上设有一组滑槽16，通过滑槽16配合有和在转架8上滑动的滑动座14。滑动座14通过螺栓与测试架1端部的型材表面固定连接，并在滑动座14与滑槽16滑动连接处设有锁紧用的卡销15。

图1和图4中可以看到，本实施例中通过设置合适的滑槽16长度和设置位置，使得整个测试架1在保持水平状态时，卡销15正好滑至滑槽16的最内侧端部。若要调整倾角，可推动测试架1一端想上移动，此时底架9固定在地面上，而转架8随着测试架1的转动而同步转动，且卡销15也在滑槽16中滑动。当滑动至需要倾角位置时，可通过转动卡销15外部的锁紧螺栓，从而将测试架1固定形成对应倾角进行测试。

优选的，本实施例中的测试箱5采用亚克力板材制成，外形为矩形结构，上部为开口，并在开口处设有箱盖18进行扣合遮挡。在测试箱5一侧板材中部设有一个拉孔5.1，而在测试箱5另一侧设置有卡接限位结构，通过可手动操作的卡接限位机构与设置在底座2上的连接座17可拆卸连接。而在拉孔5.1一侧底部还设有一个料槽19，图中可看到，该料槽19是由测试箱5底部板材向外延伸所形成的区域，用于收集从拉孔5.1中落出的泥土。

与实施例2相同的是，本实施例中的测试箱5同样是通过设置在测试架1上的卡板12进行限位固定，其具体结构如图7所示。

与实施例1和2不同的是，本实施例是利用现有的液压拉力机进行改装，在原有结构的基础上，通过增加倾角调节装置使整个测试架1能够保持横卧状态，同时通过增加卡板12来固定测试箱5，并通过固定端4上的夹具6来实现对测试箱5内的测试根系进行拉拔测试。而本实施例中所采用的液压拉力机的测试架1表面具有通槽，通过打开其一端端部的挡边，可从一侧插入多个方形螺栓，并将其移动至对应位置后固定，再通过螺栓将卡板12和滑动座14与测试架1固定连接。

这种方式无需重新设计和制造液压拉力机，大幅降低成本，且也能够满足实验要求。

实施例4：

本实施例在上述实施例3的基础上进行优化限定，同样公开一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，具有一个液压拉力机和设置在液压拉力机下部的倾角调节装置。在液压拉力机上设有一个测试箱5，通过在测试箱5内设置被土体包裹压实的测试根系，再由液压拉力机的夹具6夹持伸出测试箱5的测试根系端部进行拉拔测试。

本实施例中，液压拉力机主体结构“测试架1”初始端和末端设置有两个旋转连接的铰链结构，当液压拉力机放置到上面时，沿铰链A逆时针旋转左边支架时，拉力机的底座2铰链B可以实现逆时针联动旋转。

本实施例中，倾角调节装置包括两个铰接的板材，并将一侧板材固定在水平面上，而另一板材连接有电机，通过电机驱动其转动。在测试时，可通过铰链A、B及电机控制试验系统来控制测试架1与水平面的夹角，并通过角度测量器精确控制所需的坡度。例如，当所研究的滑坡事件的坡度为25°时，可以通过电机旋转铰链，精确控制测试系统与水平夹角为25°，以便真实还原现场坡度信息。

优选的，本实施例中的测试箱5由透明亚克力粘合成一个由前后左右底五面的方盒结构，右边还有一个小的接泄漏的砂石的料槽19，顶部为一活动亚克力板，上装两个球形手柄20，便于操作提起。本实施例中的锁紧机构同样固定在亚克力盒子上，并装有一支保持锁止状态用的弹簧，当盒子往左推动的时候，通过卡子22端部的楔形条进行卡接限位。

同时，测试箱5前后板上铣出来的快速安装导向锁紧槽也刚好将往左方向继续推动的位置限位，同时还对测试箱5上下方向进行了限位固定。当需要取盒子时，只需两根手指往内按压卡子22上的两个圆柱型的手柄20，从而克服锁止保持弹簧的弹力，使卡子22解锁，另外一支手往右推动测试箱5，退出导向锁紧槽，测试箱5便可以自由取出了，全程无需工具，方便快捷。

优选的，本实施例中的测试系统中还包括信号转化器和数据采集电脑，在液压拉力机上设置的拉力传感器和位移传感器通过信号转化器与数据采集电脑连接。本优选方案设置数据采集系统，基于VB6.0软件编写了自动采集程序，从而实现对力和位移数据的自动采集。拉力传感器、位移传感器电信号通过信号转化器转化为模拟信号，进入数据采集电脑。

实施例5：

本实施例公开一种土体根系抗剪强度测试系统，与实施例4相同的是，除测试箱外的其他部件均相同。

具体来说，如图12-图20所示，该实施例中的测试箱是一种双层结构，具有一个开口，开口内为容器的内槽，用于放置测试根系和将测试根系覆盖的泥土。但测试箱本身由两个部分组成，当两部分扣合时，将开口封闭后内部形成一个完整的空间能够保证被测根系被泥土包裹。若一旦推动/拉动其中存在有测试根系上端的部分时，会保证施加在容器上的力能够均匀稳定的增加，故测试箱开始被施加外力时，由于土体颗粒的咬合作用、根系与土壤之间的摩擦作用而无法运动，只有不断施加外力并达到临界值后才会发生相对挫动。则整个测试箱在装载有泥土和测试根系时能够保持稳定状态，即使是施加外部力，也会在到达临界值之前保持整体状态保持不变。

由于是两个部分，且具有沿外力方向动作的自由度，故一旦施加的外力超过临界值，则会使两部分开始出现相对挫动。外力会通过土体传递至测试根系上，当挫动位移增加时，由土体带动测试根系向外斜向拉出，实验者可记录实时的拉力和测试根系的拉出距离，并获取整个过程中的极限抗剪强度。此时，整个容器的内腔封闭状态被打破，在发生挫动的位置前方会有一定量的泥土落出，但由于发生挫动时整个过程较快，故此时即使破坏了整体的泥土覆盖效果，所造成的误差也可忽略不计。

测试箱5是一种单侧开口的盒体结构，本身为矩形结构，上部开口，并在开口上设有一个箱盖，通过箱盖来遮挡。测试箱5内部具有一个矩形的内槽。而整个测试箱5具有上下两层结构，包括固定层5.3和滑动层5.4，其中固定层5.4固定在固定面上，通过液压拉伸器来拉动滑动层5.3。

进一步地，本实施例中的容器限定为一种矩形的箱体，该测试箱5通过多块透明的亚克力板拼接而成。测试时，先在内槽底部填充一定量的泥土，先压实以后，再其上部放置测试根系，本实施中的测试根系具有多条主根。该测试根系的长度大于或等于整个内槽的高度，填充泥土使得内槽被填满，填满后将箱盖扣合，并根据需要使用额外的液压设备对箱盖始终施加一个下压力，从而在测试箱5内真实地模拟根系所受土压力。其中图17-20分别是测试箱5中设置有测试根系后的两种状态图，图17中为测试根系未动作的状态示意图，而图19是测试根系被拉动后的状态图，可以看到随着滑动层5.3的动作，测试根系会被拉动，然后结合具体的拉力数据和动作状态来获取仿真数据。

同时，在图中可以看到，在固定层5.4下部还设有一个料槽19，通过料槽19来收集从挫动的部分落下的泥土。

实施例6：

本实施例提供一种模拟山体滑坡中土体根系强度的综合性测试系统，与上述实施例4相同的是，采用了相同的外部设备，均为卧式的液压拉拔装置。且采用现有的立式拉拔仪，在外部设有一个架体，不仅能够固定支撑，同时还具有手动调整整个拉拔装置与水平面的倾角，从而模拟不同坡度的根系拉拔状态。

与上述实施例不同的是，本实施例中设置在拉拔装置上的测试箱5能够完成拉拔测试和抗剪测试。首先，测试箱5同样具有与实施例5相似的上下两层滑动连接的子部分，其中的固定部5.4与拉拔装置可拆卸连接，而滑动部5.3具有一个固定的拉带23，用于与拉拔装置的活动端连接。整个固定部5.4的高度大于滑动部5.3的高度，当拉动滑动部5.3时，插设在内部的被测根系会随着拉力的变化而出现位移，从而根据设定的参数条件来获得实验结论。

同时，在固定部5.4一侧也设有一个或多个拉孔5.1，此时将滑动部5.3取下，然后将箱盖放置在固定部5.4上。而整个拉拔装置的活动端具有垂直于拉拔方向的升降调节功能，由于滑动部5.3高于拉孔水平面，需要进行拉拔测试时，须将拉拔装置的活动端（即为夹具6）向下移动使其与拉孔5.1保持同一水平高度，此时再将被测根系从拉孔5.1中露出端部夹住施加拉力，从而记录结果完成拉拔实验。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，通过对埋入土体中的根系进行拉拔仿真测试获得覆被浅层滑坡中乔木根系土的力学特性，其特征在于：包括用于容纳测试根系并水平放置的容器和拉拔装置，还包括用于调节拉拔装置和容器之间连线与水平面之间夹角的倾角调节装置，所述容器中还具有将测试根系压实的填充材料，当容器被固定后由拉拔装置对测试根系施加向外的拉力，通过改变测试参数以获得特性数据。

2.根据权利要求1所述的一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，其特征在于：所述拉拔装置包括测试架（1）和设置在测试架（1）上的拉拔仪，所述拉拔仪与测试架（1）活动连接并由设置在测试架（1）上的拉动装置带动拉拔仪对测试根系施加拉力；所述容器与测试架（1）可拆卸连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，其特征在于：所述容器包括至少两个滑动连接的子部分，子部分之间滑动的方向与测试根系长度方向垂直。

4.根据权利要求2所述的一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，其特征在于：所述容器为一个具有内槽（5.2）的测试箱（5），测试箱（5）一侧具有供测试根系端部露出并被夹持的拉孔（5.1）。

5.根据权利要求4所述的一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，其特征在于：所述测试箱（5）具有限位结构和锁止结构，通过限位结构与测试架（1）活动连接，并通过锁止机构与测试架（1）上设有的卡座（7）可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，其特征在于：所述限位结构为设置在测试箱（5）底部的插槽（21），通过与设置在测试架（1）上的卡板（12）配合，使插槽（21）与卡板（12）上的卡槽（13）卡接限位。

7.根据权利要求6所述的一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，其特征在于：所述锁止机构设置在测试箱（5）上，包括连接座（17）和设置在连接座（17）上可活动且具有复位弹力的卡子（22），通过卡子（22）插入所述卡座（7）中卡接固定。

8.根据权利要求7所述的一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，其特征在于：所述连接座（17）上具有至少两个卡子（2），在相邻卡子（2）之间具有始终提供向外扩张的力的弹簧；在一个或多个卡子（2）还上设有用于操作的手柄（20）。

9.根据权利要求4-8任一项所述的一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，其特征在于：所述倾角调节装置包括转动连接的底架（9）和转架（8），所述底架（9）保持与水平面平行；所述测试架（1）一端与底架（9）转动连接，另一端与转架（8）活动连接，并在与转架（8）连接处设有锁止机构。

10.根据权利要求3所述的一种土体根系拉拔剪一体化测试装置，其特征在于：子部分包括滑动层（5.3）和固定层（5.4），所述固定层（5.4）固定在任一结构上，所述滑动层（5.3）与外部的动作机构连接。

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