[发明专利]一种研究根-土复合体强度特性的透明试验系统

权利要求书

1.一种研究根-土复合体强度特性的透明试验系统，其特征在于，包括：

可视化直剪仪、成像装置、激光发射器和计算机；所述可视化直剪仪内部设置根-土复合体；所述根-土复合体为混有植物根系的透明土；所述可视化直剪仪设置在所述激光发射器的输出光路上，所述可视化直剪仪用于对所述根-土复合体进行剪切；所述成像装置与所述可视化直剪仪均与所述计算机连接；所述成像装置用于拍摄剪切过程中所述植物根系的图像和所述透明土的散斑场图像；所述计算机用于根据所述植物根系的图像和所述透明土的散斑场图像得到位移集合场，所述位移集合场包括：植物根系的位移场、透明土的位移场和植物根系与透明土之间的相对位移场，所述计算机还用于根据所述位移场集合得到应变场集合，所述应变场集合包括植物根系的应变场、透明土的应变场合植物根系与透明土之间的相对应变场，所述计算机还用于根据所述应变场集合、所述位移场集合和根-土复合体剪应力-位移曲线得到位移场集合和应变场集合分别与所述根-土复合体剪应力-位移曲线之间的关联关系。

2.根据权利要求1所述的一种研究根-土复合体强度特性的透明试验系统，其特征在于，所述可视化直剪仪包括：透明剪切盒、反力架、垂直加载装置和水平加载装置；

所述反力架包括：刚性连接的立柱、第一反力板、第一有机玻璃底板和反力墙；所述立柱的一端与所述第一反力板刚性连接；所述立柱的另一端与所述第一有机玻璃底板刚性连接；所述反力墙设置在所述第一有机玻璃底板上；所述立柱用于支撑所述第一反力板；

所述透明剪切盒设置在所述第一有机玻璃底板上，且所述透明剪切盒内设置根-土复合体；所述水平加载装置的一端与所述透明剪切盒连接，所述水平加载装置的另一端与所述反力墙连接，所述水平加载装置用于带动所述透明剪切盒对所述根-土复合体进行剪切；所述垂直加载装置设置在所述透明剪切盒内的根-土复合体上，所述垂直加载装置的顶部与所述第一反力板接触设置；所述垂直加载装置用于向所述根-土复合体施加垂直方向的压力；所述垂直加载装置和所述水平加载装置均与所述计算机连接。

3.根据权利要求2所述的一种研究根-土复合体强度特性的透明试验系统，其特征在于，所述垂直加载装置包括：垂直位移传感器和由上向下依次接触设置的万向珠、第二反力板、千斤顶、垂直压力传感器和垂直传力盖板；所述第一反力板和所述万向珠由上向下依次接触设置；所述垂直传力盖板设置在所述透明剪切盒内的根-土复合体上；所述垂直位移传感器设置在所述垂直传力盖板上；所述垂直压力传感器和所述垂直位移传感器与所述计算机连接。

4.根据权利要求2所述的一种研究根-土复合体强度特性的透明试验系统，其特征在于，所述透明剪切盒包括：由上向下堆叠设置的均为透明材质的上剪切盒和下剪切盒；所述上剪切盒可以沿所述下剪切盒水平滑动；所述上剪切盒的一端与所述水平加载装置连接，所述水平加载装置用于带动所述上剪切盒沿水平方向滑动对所述根-土复合体进行剪切。

5.根据权利要求1所述的一种研究根-土复合体强度特性的透明试验系统，其特征在于，还包括：可视实验平台；所述可视化实验平台包括：有机玻璃试验操作平台板和平台支撑柱；所述平台支撑柱用于支撑所述有机玻璃试验操作平台板，所述可视化直剪仪设置在所述有机玻璃试验操作平台板上。

6.根据权利要求5所述的一种研究根-土复合体强度特性的透明试验系统，其特征在于，所述平台支撑柱包括：转筒和螺杆；所述螺杆的一端设置在地面上，所述螺杆的另一端与所述转筒的一端螺纹连接，所述转筒的另一端转动安装在所述有机玻璃试验操作平台板的底部。

7.根据权利要求5所述的一种研究根-土复合体强度特性的透明试验系统，其特征在于，所述可视实验平台还包括：四个万向水平仪，四个所述万向水平仪分别设置在所述有机玻璃试验操作平台板的四个角上。

8.根据权利要求6所述的一种研究根-土复合体强度特性的透明试验系统，其特征在于，所述可视实验平台还包括：试验平台底座，所述螺杆的一端设置在所述试验平台底座上。