專利名稱：一種樹木模型裝置和實驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于進行力學實驗以及研究和模擬根系錨固等領(lǐng)域和場合的樹木模型裝置和實驗方法。
背景技術(shù)：
為了研究樹木失穩(wěn)、根系力學性質(zhì)和樹木、根系與土壤相互作用等問題，當前主要使用實際樹木進行破壞性加載試驗，但采用現(xiàn)有的樹木資源進行大規(guī)模試驗，經(jīng)濟代價較大，不利于保護樹木，不符合環(huán)境保護要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種試驗成本低，且可以重復利用，符合環(huán)境保護的要求的樹木模型裝置和實驗方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種樹木模型裝置，在樹根模型的上部設(shè)置有樹干模型，在樹干模型上設(shè)置有施加不同位置上的力或力偶的加載系統(tǒng)。上述的樹干模型的上部設(shè)置有樹冠模型，樹冠模型上的加載重物的質(zhì)量對稱分布于樹干模型且其加載重物的總質(zhì)量可變化。上述的樹冠模型是設(shè)置在樹干模型頂部的支架及對稱設(shè)置在支架上的多個加載重物。上述的樹干模型與樹根模型的連接方式為可拆卸式連接。上述的可拆卸式連接為卡式連接或螺栓連接。上述的樹根模型為由若干根不同位置、具有不同走向、且具有不同直徑和不同長度的仿根條狀物形成的模擬樹根，仿根條狀物的用量和直徑向四周逐漸減少；或所述的樹根模型為切除樹干后的實際樹根。上述的樹干模型的材料為木材或鋼材或木材和鋼材的組合；所述的樹根模型的模擬樹根的材料為竹、麻、棉等天然材料或纖維、塑料、金屬絲束等人工材料或其組合方式。上述的樹干模型上設(shè)置有觀測系統(tǒng)。上述的觀測系統(tǒng)包括應變計、位移計、測量角度功能的儀器。對樹木模型裝置進行力學實驗的方法，具體步驟如下(1)挖掘土坑，將樹根模型埋入土中，將土填回坑內(nèi)并按不同設(shè)計密實度將回填土壓實；(2)在樹根模型上牢固連接樹干模型和樹冠模型；(3)安裝加載系統(tǒng)和觀測系統(tǒng)；(4)可對土壤加水模擬暴雨浸潤；(5)加載和測量。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)突出的優(yōu)點是
本發(fā)明可以重復利用，降低了樹木力學試驗的成本，符合環(huán)境保護的要求，模型可人工設(shè)置，實驗過程能人工進行調(diào)整，實驗結(jié)果能充分揭示根系與土壤各主要因素的工作方式和協(xié)同作用機制。


圖1是本發(fā)明的具有模擬樹根的樹木模型的示意圖；圖2是本發(fā)明的具有實際樹根的樹木模型的示意圖。
具體實施例方式下面以具體實施例對本發(fā)明作進一步描述，參見圖1-2 一種樹木模型裝置，在樹根模型的上部設(shè)置有樹干模型1，在樹干模型1上設(shè)置有施加不同位置上的力或力偶的加載系統(tǒng)3。上述的樹干模型1的上部設(shè)置有樹冠模型4，樹冠模型4上的加載重物的質(zhì)量對稱分布于樹干模型1且其加載重物的總質(zhì)量可變化。上述的樹冠模型4是設(shè)置在樹干模型1頂部的支架6及對稱設(shè)置在支架6上的多個加載重物5。加載重物5是不同質(zhì)量的重物，可以是球狀重物、塊狀重物或條狀重物，在使用一種質(zhì)量的重物后可在拆卸后安裝另外一個質(zhì)量的重物。如采用砝碼當重物將多個砝碼對稱放置于樹干模型1頂部的支架6上，可放上兩個或數(shù)個砝碼，也可成對減少或增加砝碼數(shù)量和質(zhì)量。上述的樹干模型1與樹根模型的連接方式為可拆卸式連接。上述的可拆卸式連接為卡式連接或螺栓連接。也可以是其他的可拆卸式連接方式。上述的樹根模型為由若干根不同位置、具有不同走向、且具有不同直徑和不同長度的仿根條狀物7形成的模擬樹根2，仿根條狀物7的用量和直徑向四周逐漸減少；或所述的樹根模型為切除樹干后的實際樹根8。上述的樹干模型1的材料為木材或鋼材或木材和鋼材的組合；樹干模型1采用不同截面形狀和尺寸規(guī)格來模擬不同大小的實際樹木；所述的樹根模型的模擬樹根2的材料為竹、麻、棉等天然材料或纖維、塑料、金屬絲束等人工材料或其組合方式。上述的樹干模型1上設(shè)置有觀測系統(tǒng)9。上述的觀測系統(tǒng)9包括應變計、位移計、測量角度功能的儀器。測量角度功能的儀器，如傾斜儀。通過觀測系統(tǒng)9采集數(shù)據(jù)以進行分析并揭示根系與土壤各主要因素的工作方式和協(xié)同作用機制。一種對樹木模型裝置進行力學實驗的方法，具體步驟如下(1)挖掘土坑10，將樹根模型置入土坑10中，使防根條狀物7自然伸展，將土分層填回土坑10內(nèi)并按不同設(shè)計密實度將回填土壓實，或直接采用切除樹干后的實際樹根8 ；(2)在樹根模型上牢固連接樹干模型1和樹冠模型4 ；(3)安裝加載系統(tǒng)3和觀測系統(tǒng)9 ；(4)可對土壤加水來模擬暴雨浸潤情形，也可去除表面土壤路出根系來模擬水流沖刷情形；(5)加載和測量，所施加荷載為力或力偶，測量項目為應變、位移和轉(zhuǎn)角等。通過加載系統(tǒng)3進行加載，并通過觀測系統(tǒng)9采集數(shù)據(jù)以進行分析并揭示根系與土壤各主要因素的工作方式和協(xié)同作用機制。上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例之一，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，故凡依本發(fā)明的形狀、結(jié)構(gòu)、原理所做的等效變化，均應涵蓋于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種樹木模型裝置，其特征在于在樹根模型的上部設(shè)置有樹干模型，在樹干模型上設(shè)置有施加不同位置上的力或力偶的加載系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹木模型裝置，其特征在于所述的樹干模型的上部設(shè)置有樹冠模型，樹冠模型上的加載重物的質(zhì)量對稱分布于樹干模型且其加載重物的總質(zhì)量可變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種樹木模型裝置，其特征在于所述的樹冠模型是設(shè)置在樹干模型頂部的支架及對稱設(shè)置在支架上的多個加載重物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹木模型裝置，其特征在于所述的樹干模型與樹根模型的連接方式為可拆卸式連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種樹木模型裝置，其特征在于所述的可拆卸式連接為卡式連接或螺栓連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹木模型裝置，其特征在于所述的樹根模型為由若干根不同位置、具有不同走向、且具有不同直徑和不同長度的仿根條狀物形成的模擬樹根，仿根條狀物的用量和直徑向四周逐漸減少；或所述的樹根模型為切除樹干后的實際樹根。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種樹木模型裝置，其特征在于所述的樹干模型的材料為木材或鋼材或木材和鋼材的組合；所述的樹根模型的模擬樹根的材料為竹、麻、棉或纖維、塑料、金屬絲束或其組合方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹木模型裝置，其特征在于所述的樹干模型上設(shè)置有觀測系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種樹木模型裝置，其特征在于所述的觀測系統(tǒng)包括應變計、位移計、測量角度功能的儀器。
10.一種對權(quán)利要求1所述樹木模型裝置進行力學實驗的方法，其特征在于具體步驟如下(1)挖掘土坑，將樹根模型埋入土中，將土填回坑內(nèi)并按不同設(shè)計密實度將回填土壓實；(2)在樹根模型上牢固連接樹干模型和樹冠模型；(3)安裝加載系統(tǒng)和觀測系統(tǒng)；(4)可對土壤加水模擬暴雨浸潤；(5)加載和測量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于進行力學實驗以及研究和模擬根系錨固等領(lǐng)域和場合的樹木模型裝置和實驗方法，在樹根模型的上部設(shè)置有樹干模型，在樹干模型上設(shè)置有施加不同位置力或力偶的加載系統(tǒng)，實驗的方法是(1)挖掘土坑，將樹根模型埋入土中，將土填回坑內(nèi)并按不同設(shè)計密實度將回填土壓實；(2)連接樹干模型和樹冠模型；(3)安裝加載系統(tǒng)和觀測系統(tǒng)；(4)可對土壤加水模擬暴雨浸潤；(5)加載和測量，本發(fā)明可以重復利用，降低了樹木力學試驗的成本，符合環(huán)境保護的要求，模型可人工設(shè)置，實驗過程能人工進行調(diào)整，實驗結(jié)果能充分揭示根系與土壤各主要因素的工作方式和協(xié)同作用機制。
文檔編號G01N19/00GK102564941SQ20121000861
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者李茜茜, 胡忠志 申請人:臺州學院, 胡忠志