二步模拟管10的管壁无孔，模拟开挖完毕进行防渗处理后，基本没有通过隧洞的渗流量的状况，其外径与隧洞模拟管8的内径相匹配；隧洞渗流模型3的底部设有排水管33，由于边界31限定了其它地方的渗流，隧洞渗流模型3的渗流量得以由此汇集和计量，排水管33与隧洞模拟管8的出水端口共同作为隧洞渗流模型3的渗水收集装置。
[0023]本发明的测试原理是:在斜坡模型I上进行植被种植，模拟降雨，集水槽2收集斜坡模型I的坡面径流，渗水收集装置收集隧洞渗流模型3渗水，首先利用隧洞模拟管8和一步模拟管9模拟隧洞开挖过程进行测试，然后利用隧洞模拟管8和二步模拟管10模拟隧洞衬砌处理过程进行测试，一步模拟管9置于隧洞模拟管8内且模型内部长度全部对应时，相当于隧洞未开挖前的情况，逐渐向外取出一步模拟管9，渗流可通过渗水孔13和漏水孔14进入隧洞模拟装置4内，模拟隧洞开挖渐进的过程，全部取出一步模拟管9，即隧洞贯通的过程，然后，以二步模拟管10替代一步模拟管9，反向逐渐向内将二步模拟管10置入隧洞模拟管8内，模拟衬砌中进行防渗处理的隧洞，直到二步模拟管10和隧洞模拟管8在模型内部长度全部对应时，渗水孔13全部被二步模拟管10封闭，即隧洞衬砌完毕，由此完成隧洞施工全过程的植被生长用水量测试。
[0024]为了方便一步模拟管9、二步模拟管10相对于隧洞模拟管8的进出调节，隧洞模拟管8露于模型边界31以外的管段内壁加工有内螺纹，一步模拟管9和二步模拟管10的全部管壁上均加工有与所述内螺纹匹配的外螺纹，利用螺纹连接实现连接和调节。
[0025]实施例:
[0026]选好试验场地，根据相似原理，制作如前所述结构的试验模型8个，其中斜坡模型的坡度α分别为30°、20°、10°、5°、30°、20°、10°、5°。模型布置分两排呈轴对称布置，单个模型尺寸为宽度X最小高度X隧洞轴向深度=150cmX50cmX20cmo单个模型均分为5个部分，每个部分宽度X最小高度X隧洞轴向深度=30CmX50CmX20Cm，各部分覆土层厚度分别为5cm、10cm、20cm、30cm、40cm，在每个部分上均勾铺撒草籽并种植选定的植物，例如，相对于模型布置轴线，种植植物一侧为银杏，另一侧为油松。
[0027]试验场地搭设顶棚，排除自然降雨干扰，顶棚内安装降雨模拟装置，降雨模拟装置包括总管上的水表51、控制阀52和水压表53，总管后连接两根支管55，每根支管55上安装有一排喷头54，所述支管55分别位于每排斜坡模型中轴线上方。
[0028]在一个试验周期内，根据隧洞影响区多年实测降雨资料，利用降雨模拟装置对试验模型进行人工降雨，计量降雨量、坡面径流量、隧洞渗流模型渗流量，并定期观察植被的生长状况。
[0029]以上试验在忽略植被蒸腾作用、大气湿度、温度等因素影响的条件下，可以认为人工降雨量等于坡面径流量、隧洞渗流模型渗流量和植被生长用水量之和，则通过以上试验步骤，可以研究单变量条件下植被生长用水量和地表径流量、隧洞影响区渗流量之间的关系，间接评价植被生长用水量，并可用以评测特定结构的隧洞施工是否影响区域内特定植被的健康生长。
[0030]本发明可用于研究隧洞施工对隧洞影响区渗流的影响，考察前述影响、植被坡度、降雨强度、覆土厚度、植被类型等因素与植被生长用水量之间的关系，为隧洞影响区植被恢复研究提供了一种新的定量评价方式。
【主权项】
1.隧洞影响区植被生长用水测试方法，包括设计制作植物种植模型和降雨模拟装置，其特征是:还包括根据相似原理制作的隧洞渗流模型(3)，隧洞渗流模型(3)包括模型边界(31)和填充在模型边界(31)内的模拟渗流地质材料(32)，模拟渗流地质材料(32)内设有隧洞模拟装置(4)，所述植物种植模型为与隧洞渗流模型(3)尺寸匹配的斜坡模型(1)，斜坡模型(I)设置于隧洞渗流模型(3)上，在对应斜坡模型(I)低端的模型边界(31)顶面上设有集水槽(2)，隧洞渗流模型(3)的底部设有渗水收集装置，在斜坡模型(I)上进行植被种植，模拟降雨，集水槽(2)收集斜坡模型(I)的坡面径流，渗水收集装置收集隧洞渗流模型(3)渗水，据此测试植被生长用水量。2.如权利要求1所述的隧洞影响区植被生长用水测试方法，其特征是:所述隧洞模拟装置(4)包括隧洞模拟管(8)、一步模拟管(9)和二步模拟管(10)，隧洞模拟管(8)预设于模拟渗流地质材料(32)中，其位于模型边界(31)内的那段管壁上随机分布有渗水孔(13)，其一端管口露于模型边界(31)以外，为出水端口，一步模拟管(9)的外径与隧洞模拟管(8)的内径相匹配，其与隧洞模拟管(8)的开孔管段对应的管壁上随机布置有少量漏水孔(14)，二步模拟管(10)的管壁无孔，其外径与隧洞模拟管(8)的内径相匹配；首先利用隧洞模拟管(8)和一步模拟管(9)模拟隧洞开挖过程进行测试，然后利用隧洞模拟管(8)和二步模拟管(10)模拟隧洞衬砌处理过程进行测试。3.如权利要求2所述的隧洞影响区植被生长用水测试方法，其特征是:所述隧洞模拟管(8)露于模型边界(31)以外的管段内壁加工有内螺纹，一步模拟管(9)和二步模拟管(10)的全部管壁上均加工有与所述内螺纹匹配的外螺纹。4.如权利要求1所述的隧洞影响区植被生长用水测试方法，其特征是:所述斜坡模型(I)由底层的斜坡碎石层(11)和其上的覆土层(12)组成。5.如权利要求4所述的隧洞影响区植被生长用水测试方法，其特征是:在隧洞渗流模型(3)上分别布置具有不同坡度(α )、覆土层厚度(h)及选定植物的植物生长物理模型，进行对比测试。6.如权利要求5所述的隧洞影响区植被生长用水测试方法，其特征是:用于对比测试的种植植物为银杏、油松、扁竹、棕树之一或其中至少两种的混合。
【专利摘要】本发明涉及生态环境水利技术测试领域，并公开了一种隧洞影响区植被生长用水测试方法，设计制作了植物种植模型和降雨模拟装置、隧洞渗流模型，隧洞渗流模型包括模型边界和填充在模型边界内的模拟渗流地质材料，模拟渗流地质材料内设有隧洞模拟装置，所述植物生长模型为与隧洞渗流模型尺寸匹配的斜坡模型，斜坡模型设置于隧洞渗流模型上，在对应斜坡模型低端的模型边界顶面上设有集水槽，隧洞渗流模型的底部设有渗水收集装置，在斜坡模型上进行植被种植，利用降雨模拟装置人工降雨，集水槽收集坡面径流，渗水收集装置收集隧洞渗流模型渗水，藉此定量研究植被生长用水量和地表径流量、隧洞影响区渗流量之间的关系，间接评价植被生长用水量。
【IPC分类】G01N33/24
【公开号】CN105223335
【申请号】CN201510638681
【发明人】符文熹, 冯迪, 王蕾
【申请人】四川大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月30日