主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 四川大学     

基本信息

项目名称:
根-土复合体原位现场直剪实验装置的设计
小类:
机械与控制
简介:
植被本身的抗拉、抗剪强度大于土体,具有固土护坡的功效。为探索根-土复合体的抗剪强度,设计了根-土复合体原位现场直剪实验装置,该实验装置是一种简便且精确地螺杆加载原位土体直剪仪。采用螺杆螺母系统施加切向力,装置具备旋转机构可使根-土复合体在0~60度范围内旋转,螺杆上设置了压力传感器,获得不同坡度下的剪切力,加力系统一般用人力即可,加力保持平稳均匀。
详细介绍:
植被本身的抗拉、抗剪强度大于土体,具有固土护坡的功效。为探索根-土复合体的抗剪强度,设计了根-土复合体原位现场直剪实验装置,该实验装置是一种简便且精确地螺杆加载原位土体直剪仪。采用螺杆螺母系统施加切向力,装置具备旋转机构可使根-土复合体在0~60度范围内旋转,螺杆上设置了压力传感器,获得不同坡度下的剪切力,为保证试样在发生剪切位移时保证切向力的垂直,设置了一个根-土复合体的固定机构。加力系统一般用人力即可,加力保持平稳均匀。 直剪试验是通过在预定的剪切面上分别施加不同的法向力和剪应力直接对试样进行剪切,然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数。根据剪切时土体变化的条件,直接剪切试验方法可分为快剪、慢剪及固结快剪等;按施加剪力的方式不同,直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种:前者是通过弹性钢环变形控制剪切位移的速率,后者是通过杠杆用砝码控制施加剪应力的速率,测相应的剪切位移。 本项目针对植物根-土复合体强度试验装置的研究,积极探索设计方案,激发在校学生学习的主动性、积极性和创造性,培养大学生自主创新实践能力。通过剪切装置研究植物所需要的剪切力。本实验设计分三个部分,传动部分、箱体部分以及旋转移动部分。最终结果是得到该装置的成品,从而对植物所需要的剪切力进行研究。根据剪切试验的具体要求,我试验小组对剪切装置分箱体部分、传动部分和小车部分进行了设计,该试验装置可获得不同坡度下,对根-土复合体的剪切力,装置可在野外、室内进行直剪试验,减轻野外工作人员负担,同时该装置还能够进行原位土的快剪与慢剪试验,且简便精确、操作性强。该装置的实验箱体采用的材质为玻璃钢,在培育植物的过程中耐腐蚀的效果比较好。

作品图片

  • 根-土复合体原位现场直剪实验装置的设计
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

植被护坡技术越来越多地应用于边坡治理,不仅降低了工程成本,达到了固土护坡的作用,而且防止水土流失、保护生态、美化环境,使人类与自然和谐发展。我国研究人员从草、乔木、灌木出发,考虑了根系的锚固作用,叶片的蒸腾作用,研究了植物在滑坡防治中的作用以及植物对滑坡的防护效果,肯定了植被在滑坡防治中的作用。 植被本身的抗拉、抗剪强度大于土体,具有固土护坡的功效。为探索根-土复合体的抗剪强度,设计了根-土复合体原位现场直剪实验装置,该实验装置是一种简便且精确地螺杆加载原位土体直剪仪。采用螺杆螺母系统施加切向力,装置具备旋转机构,可使根-土复合体可在0~60度范围内旋转,螺杆上设置了压力传感器,获得不同坡度下的剪切力,为保证试样在发生剪切位移时保证切向力的垂直,设置了一个根-土复合体的固定机构。加力系统一般用人力即可,加力保持平稳均匀。 创新点: 1、该试验装置可获得不同坡度下,对根-土复合体的剪切力; 2、该试验装置可在野外、室内进行直剪试验,减轻野外工作人员负担; 3、该试验装置能够进行原位土的快剪与慢剪试验,且简便精确、操作性强。

科学性、先进性

1、螺旋传动的优点在于传动比大,精度高,结构简单,传动平稳。传动部分采用了螺旋传动。螺旋传动通过螺纹,将回转运动转化为轴向直线运动,同时传递能量和力。 2、由于螺母螺杆传动时对压力传感器施加的是轴向力,必须消除旋转产生的径向力,以及防止压力传感器的连线在轴旋转时发生缠绕,阻碍实验的进行,因此又在螺母螺杆与压力传感器之间加入了一个联轴器,联轴器采用间隙连接,螺母螺杆采用球面接触,将轴向力集中于一点。 3、试验箱材料选取耐腐蚀性能好、不易生锈的玻璃钢。 4、该试验装置可获得不同坡度下,对根-土复合体的剪切力,在旋转移动部分设置了支架与合叶,根据支架长度调整角度。 5、该试验装置可在野外、室内进行直剪试验,减轻野外工作人员负担; 6、该试验装置能够进行原位土的快剪与慢剪试验,且简便精确、操作性强

获奖情况及鉴定结果

作品所处阶段

已经投入使用。

技术转让方式

作品可展示的形式

实物、产品,图纸,现场演示,图片。

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

1、螺旋传动的优点在于传动比大,精度高,结构简单,传动平稳。传动部分采用了螺旋传动。螺旋传动通过螺纹,将回转运动转化为轴向直线运动,同时传递能量和力。 2、由于螺母螺杆传动时对压力传感器施加的是轴向力,必须消除旋转产生的径向力,以及防止压力传感器的连线在轴旋转时发生缠绕,阻碍实验的进行,因此又在螺母螺杆与压力传感器之间加入了一个联轴器,联轴器采用间隙连接,螺母螺杆采用球面接触,将轴向力集中于一点。 3、试验箱材料选取耐腐蚀性能好、不易生锈的玻璃钢。 4、该试验装置可获得不同坡度下,对根-土复合体的剪切力,在旋转移动部分设置了支架与合叶,根据支架长度调整角度。 5、该试验装置可在野外、室内进行直剪试验,减轻野外工作人员负担; 6、该试验装置能够进行原位土的快剪与慢剪试验,且简便精确、操作性强

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