植生基质层—岩层接触面力学参数测定系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种植生基质层—岩层接触面力学参数测定系统。包括试块和测量装置两部分。试块由岩石试块与植生基质层构成，岩石试块选用实际现场原位石块，在岩块上附加植生基质层，种植植物后自然养护。生长一季度后将基质层表层以上的茎叶全部剪去，留下下部为岩石、上部为植生基质的整体作为试块。测量装置：上下剪切盒用于套装待测试块，上剪切盒右侧与固定板相连固定不动，上侧与垂直加压手轮相连。下剪切盒左侧与液压加压装置相连，并设置应力应变传感器与加压装置相连，下剪切盒与底板间设置轨道连接以减小摩擦。本实用新型专利技术装置简易单实用性高，数据通过传感器准确测定，可有效测定岩层—植生基质测接触面的力学参数。

Measurement system for mechanical parameters of interface between vegetation matrix and rock stratum

The utility model relates to a measuring system for the mechanical parameters of the contact layer of the planting matrix layer rock layer. It consists of two parts: test block and measuring device. The test block is composed of rock blocks and vegetation matrix, and the rock blocks are made of in-situ stones in situ, with additional vegetation matrix on the rock blocks, and natural conservation after planting plants. After the first quarter of growth, all the stem and leaf above the basal layer were cut away, leaving the lower part as the rock and the upper part as the planting substrate as the test block. Measuring device: the upper and lower shear boxes are used to fit the blocks to be tested. The upper shear box is connected with the fixed plate and fixed on the right side, and the upper side is connected with the vertical pressurizing handwheel. The left side of the lower shear box is connected with the hydraulic pressure device, and the stress and strain sensor is connected with the pressurizing device, and the track connection between the lower shearing box and the bottom board is adopted to reduce the friction. The device is simple and practical, and the data can be accurately determined by the sensor, so that the mechanical parameters of the contact surface can be determined effectively.

【技术实现步骤摘要】
植生基质层—岩层接触面力学参数测定系统
本技术涉及剪切力测定系统，具体是一种植生基质层—岩层接触面力学参数测定系统。
技术介绍
矿产开采破坏了生态植被，造成了大量裸露岩质边坡。生态护坡是治理岩质边坡的一项重要技术，既能实现环境保护，又与传统坡面防护工程相结合形成坡面植物防护体系。常用的技术为喷播混有植物种子的植生基质于坡面，使植生基质粘附在坡面上以为植物创造合适的生长环境。但植生基质的粘附效果和抗雨水冲刷能力是影响边坡治理的关键因素，若两者效果不佳容易导致植生基质层的脱落影响治理效果。由于喷播的植生基质层岩石层之间接触面是一个两介质弱面，植生基质的脱落主要是发生在该接触面，因此弱面处的力学参数对工程应用极为重要。现有计算边坡稳定的主要考虑的植生基质层或者边坡整体的稳定性。很少考虑植生基质层与岩层这个弱面对边坡稳定性的影响，由于岩层表面凹凸不平，原位测定岩层—植生基质层接触面很难实现，而野外钻孔取样会破坏表层植生基质及接触面原有特征，因而影响力学参数测定的准确性。因此研究植生基质层—岩层接触面力学参数测定。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种植生基质层—岩层接触面力学参数测定系统。针对两介质接触面处力学参数测定技术存在的不足，方便准确地测定植物根系生长基质与岩石接触面处力学参数，并为相关研究工作的展开提供支持。本技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种植生基质层—岩层接触面力学参数测定系统，包括基础底座、左竖向固定板、右固定支座，左竖向固定板、右固定支座分别固定在基础底座的水平面上的左右两端；还包括上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒和下剪切盒扣合组成剪切盒，剪切盒内套装待测试块；剪切盒的顶面为活动盖板，活动盖板上部设置有竖向加压装置，竖向加压装置施力于活动盖板，竖向加压装置的传力杆上装有竖向应力应变传感器；左竖向固定板上装有横向加压装置，横向加压装置施力于下剪切盒的侧部，横向加压装置的传力杆上装有横向应力应变传感器；右固定支座与上剪切盒侧部之间设置右支撑垫块；基础底座的水平面上固定轨道，下剪切盒底部装有滚轮，剪切盒整体通过滚轮置于轨道上。采用上述技术方案的本技术，与现有技术相比，其突出的特点是：装置简单、实用性高，数据通过传感器准确测定，可有效测定岩层—植生基质测接触面的力学参数。进一步的，本技术优选方案是：基础底座为平板结构，基础底座与地面通过可调高度螺栓连接固定。通过调节基础底座与地面的倾斜度实现不同倾向边坡的模拟效果。附图说明图1是本技术实施例的系统结构示意图；图中：1-左竖向固定板；2-横向加压装置；3-横向应力应变传感器；4-垫板；5-基础底座；6-上剪切盒；7-下剪切盒；8-岩石试块；9-植生基质层；10-活动盖板；11-竖向应力应变传感器；12-竖向加压装置；13-右支撑垫块；14-剪切面；15-轨道；16-右固定支座；17-滚轮。具体实施方式下面结合附图和实例对本技术作进一步说明。参见图1，一种植生基质层—岩层接触面力学参数测定系统，包括试块和测量装置两部分。测量装置由基础底座5、轨道15、上剪切盒6、下剪切盒7、左竖向固定板1、右固定支座16、横向加压装置2、竖向加压装置12构成，基础底座5为平板结构，基础底座5与地面通过可调高度螺栓连接固定，左竖向固定板1、右固定支座16分别固定在基础底座5的水平面上的左、右两端，轨道15置于左竖向固定板1、右固定支座16之间并与基础底座5固定；上剪切盒6和下剪切盒7扣合组成剪切盒，剪切盒用于套装待测试块；剪切盒的顶面为活动盖板10，活动盖板10上部设置有竖向加压装置12，竖向加压装置12施力于活动盖板10，竖向加压装置12的传力杆上装有竖向应力应变传感器11；左竖向固定板1上装有横向加压装置2，横向加压装置2施力于下剪切盒7的侧部，横向加压装置2的传力杆上装有横向应力应变传感器3；右固定支座16与上剪切盒6的侧部之间设置右支撑垫块13；下剪切盒7底部装有滚轮17，剪切盒整体通过滚轮17置于轨道15上。利用上述测量装置进行植生基质层—岩层接触面力学参数测定的方法，按下述步骤进行：（1）制备待测试块：待测试块由岩石试块8与植生基质层8构成，岩石试块8选用实际现场原位石块，四周按剪切盒大小加工成特定尺寸，确保岩石上表面的凹凸性、粗糙度和风化程度与现场一致；植生基质层9覆盖于岩石试块8的上表面，四周加装塑料板套，植生基质层9由水泥、pH调节剂、秸秆与土壤混合成形，植生基质,9上种植植物并定期养护，待生长一季度后将植生基质层9表层以上的茎叶全部剪去，留下下部的岩石、上部的植生基质整体即为待测试块。（2）将制作好的待测试块整体放入上剪切盒6和下剪切盒7自然扣合组成的剪切盒内，且使岩石试块8和植生基质层9的接触面恰好与上剪切盒6和下剪切盒7的剪切面14重合，保证剪切完全发生在岩层—植生基质层接触面。（3）将基础底座5通过可调高度螺栓与地面连接固定，将轨道15固定于基础底座5上，通过调节基础底座5与地面的倾斜度实现不同倾向边坡的模拟效果；将装有待测试块的剪切盒放置在轨道15上，下剪切盒7与基础底座5之间靠轨道（15）、滚轮17连接，可以减少剪切盒与基础底座5的摩擦力。（4）将竖向加压装置11的传力杆压住活动盖板10；下剪切盒6的左侧加装垫板4，将横向加压装置2的传力杆顶住垫板4，并使上剪切盒7的右侧贴紧右支撑垫块13。（5）调整横向加压装置2使其传力杆对垫板4施加水平推力，同时调整竖向加压装置11使其传力杆对活动盖板10垂直加压，并使下剪切盒6沿轨道15产生水平位移达；测试中垂直加压不同压力的情况下，施加水平推力；观察横向应力应变传感器3、竖向应力应变传感器11的应力应变值，并记录加载试验过程中水平和垂直方向应力应变，应力应变发生突变时则认为剪切面14破坏，按照数值发生突变时的值根据摩尔—库伦准则求得接触面处的力学参数，包括粘聚力、摩擦角。以上所述仅为本技术较佳可行的实施例而已，并非因此局限本技术的权利范围，凡运用本技术说明书及内容所作的等效变化，均包含于本技术的权利范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植生基质层—岩层接触面力学参数测定系统，包括基础底座（5）、左竖向固定板（1）、右固定支座（16），左竖向固定板（1）、右固定支座（16）分别固定在基础底座（5）的水平面上的左右两端；其特征在于：还包括上剪切盒（6）和下剪切盒（7），上剪切盒（6）和下剪切盒（7）扣合组成剪切盒，剪切盒内套装待测试块；剪切盒的顶面为活动盖板（10），活动盖板（10）上部设置有竖向加压装置（12），竖向加压装置（12）施力于活动盖板（10），竖向加压装置（12）的传力杆上装有竖向应力应变传感器（11）；左竖向固定板（1）上装有横向加压装置（2），横向加压装置（2）施力于下剪切盒（7）的侧部，横向加压装置（2）的传力杆上装有横向应力应变传感器（3）；右固定支座（16）与上剪切盒（6）侧部之间设置右支撑垫块（13）；基础底座（5）的水平面上固定轨道（15），下剪切盒（7）底部装有滚轮（17），剪切盒整体通过滚轮（17）置于轨道（15）上。

【技术特征摘要】
1.一种植生基质层—岩层接触面力学参数测定系统，包括基础底座（5）、左竖向固定板（1）、右固定支座（16），左竖向固定板（1）、右固定支座（16）分别固定在基础底座（5）的水平面上的左右两端；其特征在于：还包括上剪切盒（6）和下剪切盒（7），上剪切盒（6）和下剪切盒（7）扣合组成剪切盒，剪切盒内套装待测试块；剪切盒的顶面为活动盖板（10），活动盖板（10）上部设置有竖向加压装置（12），竖向加压装置（12）施力于活动盖板（10），竖向加压装置（12）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博文，李富平，袁雪涛，鲁明星，郗红超，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：新型
国别省市：河北,13