樹木無損檢測方法和安全性評估初探.pdf

1、樹木的無損檢測和安全性評估是最近幾年園林部門及樹木學(xué)專家關(guān)注的重點(diǎn)。無損檢測又稱非破壞性檢測,是利用材料的不同物理力學(xué)性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)在不破壞目標(biāo)物體內(nèi)部及外觀結(jié)構(gòu)與特性的前提下，對物體相關(guān)特性(如形狀、位移、應(yīng)力、光學(xué)特性、流體性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等)進(jìn)行測試與檢驗(yàn)，尤其是對各種缺陷的測量，無損檢測的最大特點(diǎn)是既不破壞材料的原有特性，又能在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)獲得檢測結(jié)果；立木的安全性主要是由于立木本身存在空洞或腐朽，或者是根部受到破壞時(shí)，在風(fēng)力或其

2、它外界因素的作用下產(chǎn)生破壞的可能性。根據(jù)最近幾年的研究能發(fā)現(xiàn)，國外關(guān)于這兩個(gè)方面的研究比較多，而且已經(jīng)有比較完善的標(biāo)準(zhǔn)，但是國內(nèi)目前還沒有完整的樹木安全性評估體系，一些園林部門在對園林樹木及古樹名木進(jìn)行維護(hù)時(shí)又不能完全參照國外的評估標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致很多工作無法開展。本文就是以此為目標(biāo)，通過樹木無損檢測的應(yīng)用研究和建立安全性評估的模型，得到一個(gè)相對比較完整的樹木安全性評估體系，可以作為園林等相關(guān)部門進(jìn)行樹木維護(hù)時(shí)的參考依據(jù)。
　　 本研

3、究主要分為三部分，第一部分是樹木無損檢測的應(yīng)用研究，采用應(yīng)力波斷層成像技術(shù)和阻力儀技術(shù)對生長在城市中的雪松和梧桐以及黃山風(fēng)景區(qū)的古樹名木進(jìn)行檢測分析，包括兩種無損檢測方法的原理、健康樹木的應(yīng)力波斷層成像結(jié)果分析、含有樹洞的應(yīng)力波斷層成像結(jié)果分析、應(yīng)力波儀和阻力儀用于雪松立木內(nèi)部材性檢測中的研究、應(yīng)力波斷層成像技術(shù)用于古樹名木的現(xiàn)場檢測和分析。第二部分是彎曲試驗(yàn)用于水杉立木內(nèi)部健康狀況的評估，采用靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)對水杉樹木進(jìn)行測量，根據(jù)測

4、量結(jié)果分析樹木的應(yīng)變與拉力之間的關(guān)系、不同直徑的樹木在相同拉力作用下應(yīng)變之間的關(guān)系以及如何對樹木內(nèi)部健康狀況進(jìn)行評估。第三部分是根據(jù)前兩部分的研究結(jié)果，結(jié)合力學(xué)知識建立相關(guān)的模型，確定安全性評估的具體方法，最終形成一個(gè)完整的樹木安全性評估體系。主要的研究結(jié)果如下：
　　 1．采用應(yīng)力波對立木進(jìn)行無損檢測時(shí)可以對其樹干形狀進(jìn)行模擬，而且相似程度很大，當(dāng)樹木內(nèi)部空洞比較大時(shí)，通過應(yīng)力波檢測得到的圖片能大概的確定樹干內(nèi)部空洞的形狀和位

5、置，而且相關(guān)性比較大；
　　 2．由應(yīng)力波斷層掃描得到的圖片和阻力儀得到的阻力曲線圖能比較準(zhǔn)確的反映出雪松立木內(nèi)部的材質(zhì)分布情況，應(yīng)力波儀和阻力儀結(jié)合在一起對雪松立木內(nèi)部材性進(jìn)行檢測時(shí)，提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且很好的彌補(bǔ)了每個(gè)設(shè)備的不足；并且，通過和實(shí)際測量的生材密度相比較，無論是應(yīng)力波速和雪松密度還是阻力值和雪松密度的相關(guān)系數(shù)都大于0.8，能夠證明應(yīng)力波和阻力儀所反映的材質(zhì)材性信息和雪松立木的密度有較好的相關(guān)性。
　

6、　 3．通過使用應(yīng)力波儀對古樹名木進(jìn)行現(xiàn)場檢測，分析結(jié)果得到，應(yīng)力波斷層圖片能有效的測量古樹名木內(nèi)部的材質(zhì)分布情況，應(yīng)力波儀可以作為古樹名木保護(hù)時(shí)一個(gè)很好的輔助工具。
　　 4．通過模擬風(fēng)力試驗(yàn)?zāi)艿玫酵环N樹木在模擬風(fēng)力作用下的應(yīng)變規(guī)律，根據(jù)這些應(yīng)變規(guī)律的擬合方程，能得到相同直徑的樹木在模擬風(fēng)力作用下的應(yīng)變情況。
　　 5．同一樹種不同直徑的立木在相同風(fēng)力作用下的應(yīng)變規(guī)律相關(guān)性很大，相關(guān)系數(shù)都大于0.98，不同直徑的水

7、杉樹木在2000N模擬風(fēng)力作用下應(yīng)變的擬合方程為y=25726e-0.0161x。
　　 6．不同直徑樹木的彈性模量和測量出來的相對阻力值的相關(guān)系數(shù)在0.75左右，相關(guān)性不是很大，不能根據(jù)測量得到的相對阻力值來判斷立木的材質(zhì)狀況。
　　 7．根據(jù)彎曲試驗(yàn)計(jì)算出立木樹干的彈性模量都在7GPa 左右，與實(shí)際的健康水杉立木樹干的彈性模量相差不大，除了1號立木用阻力儀測定樹干內(nèi)部可能存在腐朽或空洞現(xiàn)象外，其他被檢測的立木內(nèi)部沒有