一种用于监测根系护坡的监测平台及方法

本发明属于根系护坡，具体涉及一种用于监测根系护坡的监测平台及方法。

背景技术：

1、尽管根系护坡技术具有广阔的前景，但行业仍然存在一些不足之处，目前，根系护坡技术的标准和规范尚未完全统一，导致行业内存在着各种技术方案和施工标准，缺乏统一的行业标准，不利于行业的规范化和健康发展。虽然根系护坡技术相对于传统的土工护坡方式来说成本较低，但仍然存在一定的施工成本，尤其是在草种选择、工程布局等方面的投入较大，对于一些资源匮乏的地区来说可能难以承担。根系护坡技术需要一定的专业知识和技术支持，但目前相关专业人才相对匮乏，技术推广和培训成为制约行业发展的瓶颈。同时，护坡效果难以直观展示，根系护坡技术的护坡效果不如传统的混凝土或石方护坡那样直观，无法立即展现出明显的效果，需要长期观察和评估。这给技术的推广和应用带来了一定的困难。

2、综上，虽然根系护坡行业虽然发展迅速，但仍然存在上述的一些不足之处。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于监测根系护坡的监测平台及方法，用以解决背景技术中提到的，根系护坡行业中存在不足的问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明一种用于监测根系护坡的监测平台，包括方案设计模块、实验模拟模块、技术指导培训模块、资源对接采购模块、信息交流合作模块和项目监测评估模块；

4、所述方案设计模块，用以向用户提供根系护坡的方案设计服务；

5、所述实验模拟模块，用以分别对根系护坡进行模拟试验；

6、所述技术指导培训模块，用以向用户提供在线课程、技术指导和培训服务；

7、所述资源对接采购模块，用以向用户提供与根系护坡相关的一站式的资源对接和采购服务；

8、所述信息交流合作模块：用以建立用户和行业专家之间的技术交流和合作渠道；

9、所述项目监测评估模块：用以对用户选择实施的根系护坡项目进行实施监测和评估。

10、进一步，通过实验模拟模块进行根系护坡模拟试验时，利用离散元软件分别对多种不同根系分别作用于用户实际护坡的情况进行模拟试验，并向用户展示多种模拟试验之间的效果对比图。

11、进一步，实验模拟模块包括：

12、图片处理单元：用以获取植物根系的根系分形维数；

13、室内三轴实验数据获取单元：用以获取土壤内不同的含根量和根系分形维数对根土复合体抗剪强度的相关数据；

14、pfc模拟试验单元：用以根土的模拟试验，获取根土的相关强度参数，进而得到根土的土体强度；

15、根土强度评估单元：用以评估根系分形维数与边坡稳定性的影响，并建立相应的理论模型。

16、一种用于监测根系护坡的监测方法，包括获取植物根系分形维数的方法，包括如下步骤：

17、定义量度空间，令集合a∈f(x)，其中f(x)表示度量空间在x方向上的所有由紧支集组成的集类；

18、图像预处理，将二维数字彩色根系图像导入photoshop软件，并设定灰度阈值gs将原始图像f1(x，y)转变成二值图像f2(x，y)，并将二值图像导分形计算软件中；

19、计算根系分形维数，按比例r对二值图像边长进行等比例划分，用f(x)表示二维根系图像上所有像素点的集合，则根系的分形维数d为，

20、d＝2+(21glmax-lgs)/lgr

21、由于lns与lnr之间线性相关，采用最小二乘法拟合集合{lns，lnr}计算根系分形维数，其中s为根系覆盖的网格面积。

22、一种用于监测根系护坡的监测方法，包括pfc模拟三轴压缩试验，获取根土的相关强度参数，进而得到根土的土体强度的方法，具体步骤为：

23、成样，在模拟中创建试样的过程，包括设置颗粒数量、试样位置、高度和宽度，并生成施加压力的墙来平衡试样；

24、加胶结，在试样中添加粘结剂，模拟土体的粘性。通过设置颗粒间的线性连接和刚度比，模拟土体的胶结效果；

25、图像可视，生成函数图像以直观显示实验过程中样品参数的变化；

26、伺服，伺服控制系统，用于控制墙体的移动，模拟对试样施加的力；

27、加载，启动模拟程序，对试样施加力，并在实验结束后获取参数。

28、一种用于监测根系护坡的监测方法，包括通过根土三轴压缩试验，获取土壤内不同的含根量和根系分形维数对根土复合体抗剪强度的相关数据的方法，包括如下步骤：

29、试样设计，确定含根量为0％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％和1.0％的六种根土复合体试样，并设计五种根系分布方式：无根、坚向、倾斜、相交和混合；

30、试样制作，使用模具制作高度80mm、直径39.1mm的圆柱形土体试样，将土体试样分五层倒入模具中，每层进行击实以确保密实度；

31、根系放置，在第四层土体击实后，脱掉模具，根据预定的根系分布方式，使用细钢丝沿任意方向切割土体，形成放置根系的缝隙，将根系均匀放置在切割后的缝隙中；

32、试样合拢与表面处理，将切割后的土体部分合拢，恢复圆柱形状，对试样表面进行抹平处理，确保外观平整；

33、完成试样制作，将第五层土体等质量分成两份，分别将两份土体倒入试样顶部和底部，并进行击实，试样制作完成后静置24小时，使根系与土体间的接触达到稳定状态。

34、一种用于监测根系护坡的监测方法，包括根土强度评估方法，包括如下步骤：

35、计算素土稳定系数kt：

36、

37、式中，ct为素土黏聚力，为素土内摩擦角，γt为边坡土体容重，α为边坡倾角，β为滑面倾角，h为边坡高度；

38、计算根土的稳定系数

39、

40、式中，cgt为根土复合体黏聚力，为根土复合体内摩擦角，γgt为根土边坡土体容重，ρg为每延米根系密度，μ为根土间摩擦系数，d为根系等效平均直径，1为根系等效平均长度，z为根段深度；

41、通过比较kt和kgt，评估根系对边坡稳定性的影响。

42、进一步，所述试样制作工装包括底座，所述底座的一端中部设有竖向安装板，所述坚向安装的一端固定于底座上，所述坚向安装板的另一端上设有横向安装板，所述坚向安装板上设有垂直设置的滑动板，所述滑动板的一端滑动连接于坚向安装板上，所述滑动板的另一端上设有与之固定连接的安装环，所述安装环的内侧面上设有成型筒，所述成型筒的两端贯通设置，所述成型筒朝向底座的一端内部设有滑动顶块，所述滑动顶块滑动连接于成型筒的内侧面上，所述滑动顶块朝向底座的一面上设有顶杆，所述顶杆的一端固定于滑动顶块上，所述顶杆的另一端转动连接于底座上，所述成型筒的另一端内侧面设有与之滑动连接的挤压块，所述挤压块的中部设有液压杆，所述液压杆的一端转动连接于挤压块上，所述液压杆的另一端固定于横向安装板上，所述横向安装板上设有伸缩杆，所述伸缩杆的一端固定于横向安装板上，所述伸缩杆的另一端上设有转动连接的u型安装架，所述u型安装架的两端之间设有细钢丝，所述细钢丝的两端分别可拆卸式连接于u型安装架的两端上。

43、进一步，所述底座上设有旋转电机，所述旋转电机的输出端上设有第一皮带轮，所述顶杆上设有第二皮带轮，所述第一皮带轮和第二皮带轮上缠绕设有驱动皮带。

44、进一步，所述竖向安装板长度方向上设有通槽，所述通槽内设有操作杆，所述伸缩杆与u型安装架连接的一端上设有安装块，所述操作杆的一端穿过安装块固定于u型安装架上，所述操作杆转动连接于安装块上。

45、本发明的有益效果在于：

46、(1)本技术方案中的方法部分，通过结合图像处理技术和力学性能评估，能够准确地评估根系对坡体的加固效果，传统的护坡技术主要依赖于经验和宏观观察，而该技术方案提供了定量分析的方法，能够更精准地优化护坡设计，这不仅推动了护坡技术的发展，还为其他生态工程应用提供了参考，使得根系护坡工程更具科学性和可靠性，可大幅减少工程建设和维护的风险，同时提高了工程的长期稳定性和生态效益；

47、(2)本技术方案中的平台部分，为用户提供全方位的根系护坡解决方案，推动生态护坡技术的普及和应用，同时该平台集成了技术支持、资源整合、信息、交流，项目模拟和项目监测等功能，为用户提供定制化的根系护坡服务，助力生态环境保护和土地资源治理。

48、本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。