[发明专利]用于土工离心机中模拟植物蒸腾作用的试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及模拟植物蒸腾作用的方法，尤其涉及用于土工离心机中模拟植物蒸腾作用的试验装置及方法。

背景技术

土工离心模拟实验技术是一项新的试验技术。其特点是利用高速旋转的设备产生离心力场的作用，使小型的模型土体就具有与原型相同的自重应力；而且，利用离心机模型试验相比原型试验能大大缩短观测时间，同时模型的变形和破坏机理与原型相似；从而有效地为岩土工程领域的科学研究提供实验数据，为工程应用提供参考。

作为岩土工程领域的新兴领域，岩土环境工程得到了越来越多的重视。离心机在环境岩土工程上的应用一个传统领域是在研究污染物在土体中的扩散，比如重金属污染物的迁移。环境岩土工程另一个热点就是植物—土—水互相作用的研究。植物通过蒸腾作用吸收土壤中的水分，降低土体渗透系数，提高土体强度；同时植物的根系能够加固土体，防止雨水侵蚀。一个潜在的应用就是利用植物加固边坡，以防止边坡的浅层破坏。

目前，由于受制于技术水平，在离心机中模拟植物—水—土体互相作用的相关试验尚未有公开报道。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于土工离心机中模拟植物蒸腾作用的方法。

本发明提供了一种用于土工离心机中模拟植物蒸腾作用的方法，包括如下步骤：

枝干两端缠上防水胶带；

枝干一端与管道一端连接，且枝干一端与管道一端为密封配合，管道另一端连接负压源设备；

将枝干另一端埋入土工离心机的土中，保证枝干另一端断面与土体紧密接触。

作为本发明的进一步改进，所述枝干为树皮完好的树枝。

作为本发明的进一步改进，所述枝干为平直、并且直径为5毫米至8毫米的枝干。

作为本发明的进一步改进，所述管道为柔性塑料管。

作为本发明的进一步改进，枝干一端插入到柔性塑料管一端内。

作为本发明的进一步改进，枝干一端插入到柔性塑料管一端内的深度不小于10毫米。

作为本发明的进一步改进，枝干埋入土体中的深度由实际植物根系的深度通过换算得出在不同重力场下的相对深度。

作为本发明的进一步改进，埋入在土中的枝干附近的负孔隙水压力值大于枝干另一侧的负压源的压力值。

作为本发明的进一步改进，所述枝干为不同植物的枝干。

本发明还提供了一种用于土工离心机中模拟植物蒸腾作用的试验装置，包括植物枝干、管道、负压源设备，枝干两端缠上防水胶带，枝干一端与管道一端连接，且枝干一端与管道一端为密封配合，管道另一端连接负压源设备，将枝干另一端埋入土工离心机的土中，保证枝干另一端断面与土体紧密接触。

本发明的有益效果是：本方法采用真实植物枝干，通过将枝干两端实现不同的压力梯度，进而反映植物的蒸腾作用。本发明填补了研究植物蒸腾作用的技术空白，并实现了在土工离心机中的应用。

具体实施方式

本发明公开了一种用于土工离心机中模拟植物蒸腾作用的方法，包括如下步骤：

枝干两端缠上防水胶带；

枝干一端与管道一端连接，且枝干一端与管道一端为密封配合，管道另一端连接负压源设备；

将枝干另一端埋入土工离心机的土中，保证枝干另一端断面与土体紧密接触。

所述枝干为树皮完好的树枝。且该枝干为活性较高的枝干（即该枝干为枝叶茂盛的枝干），其目的在于树皮完整有利于实现压力梯度，进而可以更真实的模拟植物在正常条件下的蒸腾作用。

所述枝干为平直、并且直径为5毫米至8毫米的枝干。其目的在于便于在试验中进行安装。同时，在保证树枝强度下，枝干直径越小，反映植物蒸腾作用的效果越快。

所述管道为柔性塑料管，枝干一端插入到柔性塑料管一端内，且枝干一端插入到柔性塑料管一端内的深度不小于10毫米。柔性塑料管易于安装，而且能够营造枝干两端产生压力梯度的环境。

枝干埋入土中的深度由实际植物根系的深度通过换算得出在不同重力场下的相对深度。枝干在土工离心机中埋设的深度乘以施加的重力场即为模拟的实际根系深度。其目的在于可以真实模拟不同植物对土体水份运移的影响规律。

埋入在土中的枝干附近的负孔隙水压力值大于枝干另一侧的负压源的压力值。其目的在于使枝干两侧的压力梯度与真实植物蒸腾所引起的压力梯度一致。

在截取新鲜树枝时，选取适宜长度利用锋利器具将树枝快速剪短，并保持断面平整。然后将树枝两端缠上防水胶带，同时存放于阴凉、湿度大的地方。