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專家關注的重點。無損檢測又稱非破壞性檢測,是利用材料的不同物理力學性質或化學性質在不破壞目標物體內部及外觀結構與特性的前提下，對物體相關特性(如形狀、位移、應力、光學特性、流體性質、力學性質等)進行測試與檢驗，尤其是對各種缺陷的測量，無損檢測的最大特點是既不破壞材料的原有特性，又能在短時間內連續(xù)獲得檢測結果；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，在風力或其

2、它外界因素的作用下產生破壞的可能性。根據最近幾年的研究能發(fā)現(xiàn)，國外關于這兩個方面的研究比較多，而且已經有比較完善的標準，但是國內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行維護時又不能完全參照國外的評估標準，導致很多工作無法開展。本文就是以此為目標，通過樹木無損檢測的應用研究和建立安全性評估的模型，得到一個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部門進行樹木維護時的參考依據。
　　 本研

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

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

5、置，而且相關性比較大；
　　 2．由應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確的反映出雪松立木內部的材質分布情況，應力波儀和阻力儀結合在一起對雪松立木內部材性進行檢測時，提高了檢測結果的準確性，而且很好的彌補了每個設備的不足；并且，通過和實際測量的生材密度相比較，無論是應力波速和雪松密度還是阻力值和雪松密度的相關系數都大于0.8，能夠證明應力波和阻力儀所反映的材質材性信息和雪松立木的密度有較好的相關性。
　

6、　 3．通過使用應力波儀對古樹名木進行現(xiàn)場檢測，分析結果得到，應力波斷層圖片能有效的測量古樹名木內部的材質分布情況，應力波儀可以作為古樹名木保護時一個很好的輔助工具。
　　 4．通過模擬風力試驗能得到同一種樹木在模擬風力作用下的應變規(guī)律，根據這些應變規(guī)律的擬合方程，能得到相同直徑的樹木在模擬風力作用下的應變情況。
　　 5．同一樹種不同直徑的立木在相同風力作用下的應變規(guī)律相關性很大，相關系數都大于0.98，不同直徑的水

7、杉樹木在2000N模擬風力作用下應變的擬合方程為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系數在0.75左右，相關性不是很大，不能根據測量得到的相對阻力值來判斷立木的材質狀況。
　　 7．根據彎曲試驗計算出立木樹干的彈性模量都在7GPa 左右，與實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部可能存在腐朽或空洞現(xiàn)象外，其他被檢測的立木內部沒有