土的固結現(xiàn)象演示裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種土的固結現(xiàn)象演示裝置，包括透明外殼、敞口容器、透明土、透水蓋板、載荷、紗布層、測壓管，所述透明外殼的底部設有容納敞口容器的凹槽，透明外殼的四個側(cè)壁上內(nèi)側(cè)設有讀數(shù)區(qū)，所述讀數(shù)區(qū)上設有容納測壓管的凹槽，所述敞口容器置于透明殼體底部的凹槽內(nèi)，其前后左右四個方向均連通一組測壓管，所述透明土置于敞口容器內(nèi)，所述透水蓋板置于透明土的頂部，所述載荷置于透水蓋板的頂部，所述測壓管未與敞口容器連通的一端與大氣相通，并置于讀數(shù)區(qū)的凹槽內(nèi)，在測壓管與透明土之間設有紗布層，所述敞口容器和位于讀數(shù)區(qū)的測壓管上設有刻度線。本實用新型裝置完整性較好，實驗過程受外界干擾較小，實驗效果穩(wěn)定性好、可靠性高，同時收納區(qū)域完善，便于存放和攜帶。
【專利說明】
土的固結現(xiàn)象演示裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種實驗教學儀器，具體地說是涉及一種土的固結現(xiàn)象演示裝置。
【背景技術】
[0002]在學習力學相關課程的過程中，我們充分認識到教學演示裝置于我們理論學習，實踐探討的重要性，而在學習土體的固結原理時，由于泥土不透明、固結速度慢等因素讓我們沒有機會看到土體固結的過程及現(xiàn)象，對相關概念和力學性質(zhì)的認識都只停留在理論層面，缺乏直觀形象的認知，給學習帶來了一定困難。
[0003]目前已有的模擬固結現(xiàn)象的成果記載在《土力學》(盧廷浩主編，河海大學出版社)教材中，是一種理論上土的單向固結模型。主體為具有剛性且不透水的側(cè)壁和底部的容器，內(nèi)部裝置著多層活塞和彈簧，側(cè)壁引出一組上升管。但是此模型所說明的模型頂部活塞受到均布壓力作用后內(nèi)部的應力變化停留在理論分析層面，并未通過實驗證實。
[0004]而在公開的同類專利中，大多數(shù)的實驗裝置都側(cè)重于通過數(shù)據(jù)反映固結現(xiàn)象的發(fā)生，而且裝置體積較大，固結時間較長，均不利于作為教學儀器幫助學生對實驗現(xiàn)象的直接觀察，建立感官認知。
[0005]實用新型專利“CN203588530 U”仍存在一些缺陷，一是無法觀察土體固結現(xiàn)象中各個方向的應力;二是測壓管裸露在外未作支撐固定，不利于穩(wěn)定讀數(shù);三是裝置零件細碎凌亂，不便于存放、攜帶。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]實用新型目的:針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提供一種結構簡單、效果直觀、存放方便的土的固結現(xiàn)象演示裝置。
[0007]技術方案:土的固結現(xiàn)象演示裝置，包括透明外殼、敞口容器、透明土、透水蓋板、載荷、紗布層、測壓管，所述透明外殼的底部設有容納敞口容器的凹槽，透明外殼的四個側(cè)壁上內(nèi)側(cè)設有讀數(shù)區(qū)，所述讀數(shù)區(qū)上設有容納測壓管的凹槽，所述敞口容器置于透明殼體底部的凹槽內(nèi)，其前后左右四個方向均連通一組測壓管，所述透明土置于敞口容器內(nèi)，所述透水蓋板置于透明土的頂部，所述載荷置于透水蓋板的頂部，所述測壓管未與敞口容器連通的一端與大氣相通，并置于讀數(shù)區(qū)的凹槽內(nèi)，在測壓管與透明土之間設有紗布層，所述敞口容器和位于讀數(shù)區(qū)的測壓管上設有刻度線。
[0008]為了盡可能受力均勻，便于清洗和觀察，所述敞口容器為圓柱形，為了便于設置讀數(shù)區(qū)，方便攜帶和存放，所述透明外殼為長方體。
[0009]為了使實驗效果更直觀，實驗結果更穩(wěn)定，方便讀數(shù)，所述每組測壓管位于敞口容器和透明外殼的部分與透明外殼底面平行，位于讀數(shù)區(qū)的部分與透明殼體底面垂直，相鄰測壓管沿水平方向和豎直方向的間距相同，且沿水平方向緊密排列。
[0010]所述每組測壓管有4個。[0011 ]有益效果:本實用新型采用如上技術方案，具有如下優(yōu)點:
[0012]1、在單向固結實驗演示中，外加荷載的作用初期，透明土中的液體充當自然土體中的孔隙水承受荷載作用，通過裝置當中四個方向測壓管的設計可以明顯看到測壓管水頭升高，并且各個方向水頭變化相同，從而得出相關結論。
[0013]2、利用透明土的通透性可以很好地看到隨著土體固結，此時孔隙水應力消散，四面測壓管的水頭都逐漸減小至某一穩(wěn)定讀數(shù)，裝置完整性較好，實驗過程受外界干擾較小，故孔隙水中讀數(shù)區(qū)的設置可以避免人工手持對測壓管的干擾而更穩(wěn)定地呈現(xiàn)出這一變化過程，能將現(xiàn)象更好地量化出來。
[0014]3、裝置的透明外殼可起到很好的收納作用，不僅固定了敞口容器，而且設置了載荷和其他工具的收納區(qū)域，以及16根測壓管得以固定，十分便于實驗結束后整理存放裝置。
[0015]4、由于人工合成透明土較好的滲透性使得孔隙水向外排出較快，可以將實驗演示時間控制在幾分鐘之內(nèi)，從而有利于將理論上的單向固結模型的相關性質(zhì)和原理在課堂上用具體的實驗現(xiàn)象演示出來，將有利于幫助同學們對固結原理相關抽象內(nèi)容的理解。同時整個實驗裝置輕便，易于制作和攜帶，操作簡單，成本低廉，可以成為一個很好的教學輔助工具。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的土的固結現(xiàn)象演示裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型。
[0018]如圖1所示的土的固結現(xiàn)象演示裝置，包括圓柱形的透明外殼1、敞口容器2、透明土3、透水蓋板4、載荷5、紗布層6、測壓管7，其中透明外殼I為長方體，其底部設有容納敞口容器2的凹槽，四個側(cè)壁上內(nèi)側(cè)設有讀數(shù)區(qū)8，在讀數(shù)區(qū)8上設有容納測壓管7的凹槽;敞口容器2置于透明殼體I底部的凹槽內(nèi)，敞口容器2在前后左右四個方向均連通一組測壓管7，用于測各層土體各個方向的孔隙水應力的變化，每組測壓管7有4個，其位于敞口容器2和透明外殼I的部分與透明外殼I底面平行，位于讀數(shù)區(qū)8的部分與透明殼體I底面垂直，相鄰測壓管8沿水平方向和豎直方向的間距相同，且沿水平方向緊密排列；透明土3置于敞口容器2內(nèi)，透水蓋板4置于透明土3的頂部，載荷5置于透水蓋板4的頂部;測壓管7未與敞口容器2連通的一端與大氣相通，并置于讀數(shù)區(qū)的凹槽內(nèi)，在測壓管7與透明土3之間設有紗布層6，所述敞口容器2和位于讀數(shù)區(qū)8的測壓管7上設有刻度線9，便于讀數(shù)。
[0019]實驗時，首先制備人工合成透明土3，將正十二烷和石蠟油1:1混合，再混合液體中撒落級配良好的石英砂，邊撒落邊用玻璃棒攪拌，再避光放置一小時(必要時進行排氣處理)，固結后即可。
[0020]然后將紗布層6布置在敞口容器2內(nèi)側(cè)壁與測壓管7相通處，再將制得的成透明土3裝入敞口容器2中，在其上方上放置透水蓋板4，在透水蓋板4上方放置載荷5。
[0021]加荷初期，透明土3中的液體充當自然土體中的孔隙水承受荷載作用，通過測壓管7可以明顯看到各個方向的測壓管7水頭同步變化，升高并且各個方向水頭變化相同，利用透明土的通透性可以很好地看到隨著土體固結，孔隙水應力消散，四面測壓管的水頭都逐漸減小至某一穩(wěn)定讀數(shù)。
[0022]由于人工合成透明土較好的滲透性使得孔隙水向外排出較快，可以將實驗演示時間控制在幾分鐘之內(nèi)，從而有利于將理論上的單向固結模型的相關性質(zhì)和原理在課堂上用具體的實驗現(xiàn)象演示出來，將有利于幫助同學們對固結原理相關抽象內(nèi)容的理解。同時整個實驗裝置輕便，易于制作和攜帶，操作簡單，成本低廉，可以成為一個很好的教學輔助工具。
【主權項】
1.土的固結現(xiàn)象演示裝置，其特征在于:包括透明外殼、敞口容器、透明土、透水蓋板、載荷、紗布層、測壓管，所述透明外殼的底部設有容納敞口容器的凹槽，透明外殼的四個側(cè)壁上內(nèi)側(cè)設有讀數(shù)區(qū)，所述讀數(shù)區(qū)上設有容納測壓管的凹槽，所述敞口容器置于透明殼體底部的凹槽內(nèi)，其前后左右四個方向均連通一組測壓管，所述透明土置于敞口容器內(nèi)，所述透水蓋板置于透明土的頂部，所述載荷置于透水蓋板的頂部，所述測壓管未與敞口容器連通的一端與大氣相通，并置于讀數(shù)區(qū)的凹槽內(nèi)，在測壓管與透明土之間設有紗布層，所述敞口容器和位于讀數(shù)區(qū)的測壓管上設有刻度線。2.根據(jù)權利要求1所述的土的固結現(xiàn)象演示裝置，其特征在于:所述敞口容器為圓柱形，所述透明外殼為長方體形。3.根據(jù)權利要求1所述的土的固結現(xiàn)象演示裝置，其特征在于:所述每組測壓管位于敞口容器和透明外殼的部分與透明外殼底面平行，位于讀數(shù)區(qū)的部分與透明殼體底面垂直，相鄰測壓管沿水平方向和豎直方向的間距相同，且沿水平方向緊密排列。4.根據(jù)權利要求3所述的土的固結現(xiàn)象演示裝置，其特征在于:所述每組測壓管有4個。
【文檔編號】G09B23/08GK205428317SQ201620088764
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】張昕怡, 馬戎榮, 聞昕
【申請人】河海大學