土的固结现象演示装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种土的固结现象演示装置，包括透明外壳、敞口容器、透明土、透水盖板、载荷、纱布层、测压管，所述透明外壳的底部设有容纳敞口容器的凹槽，透明外壳的四个侧壁上内侧设有读数区，所述读数区上设有容纳测压管的凹槽，所述敞口容器置于透明壳体底部的凹槽内，其前后左右四个方向均连通一组测压管，所述透明土置于敞口容器内，所述透水盖板置于透明土的顶部，所述载荷置于透水盖板的顶部，所述测压管未与敞口容器连通的一端与大气相通，并置于读数区的凹槽内，在测压管与透明土之间设有纱布层，所述敞口容器和位于读数区的测压管上设有刻度线。本实用新型装置完整性较好，实验过程受外界干扰较小，实验效果稳定性好、可靠性高，同时收纳区域完善，便于存放和携带。
【专利说明】
土的固结现象演示装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种实验教学仪器，具体地说是涉及一种土的固结现象演示装置。
【背景技术】
[0002]在学习力学相关课程的过程中，我们充分认识到教学演示装置于我们理论学习，实践探讨的重要性，而在学习土体的固结原理时，由于泥土不透明、固结速度慢等因素让我们没有机会看到土体固结的过程及现象，对相关概念和力学性质的认识都只停留在理论层面，缺乏直观形象的认知，给学习带来了一定困难。
[0003]目前已有的模拟固结现象的成果记载在《土力学》(卢廷浩主编，河海大学出版社)教材中，是一种理论上土的单向固结模型。主体为具有刚性且不透水的侧壁和底部的容器，内部装置着多层活塞和弹簧，侧壁引出一组上升管。但是此模型所说明的模型顶部活塞受到均布压力作用后内部的应力变化停留在理论分析层面，并未通过实验证实。
[0004]而在公开的同类专利中，大多数的实验装置都侧重于通过数据反映固结现象的发生，而且装置体积较大，固结时间较长，均不利于作为教学仪器帮助学生对实验现象的直接观察，建立感官认知。
[0005]实用新型专利“CN203588530 U”仍存在一些缺陷，一是无法观察土体固结现象中各个方向的应力;二是测压管裸露在外未作支撑固定，不利于稳定读数;三是装置零件细碎凌乱，不便于存放、携带。
【实用新型内容】
[0006]实用新型目的:针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种结构简单、效果直观、存放方便的土的固结现象演示装置。
[0007]技术方案:土的固结现象演示装置，包括透明外壳、敞口容器、透明土、透水盖板、载荷、纱布层、测压管，所述透明外壳的底部设有容纳敞口容器的凹槽，透明外壳的四个侧壁上内侧设有读数区，所述读数区上设有容纳测压管的凹槽，所述敞口容器置于透明壳体底部的凹槽内，其前后左右四个方向均连通一组测压管，所述透明土置于敞口容器内，所述透水盖板置于透明土的顶部，所述载荷置于透水盖板的顶部，所述测压管未与敞口容器连通的一端与大气相通，并置于读数区的凹槽内，在测压管与透明土之间设有纱布层，所述敞口容器和位于读数区的测压管上设有刻度线。
[0008]为了尽可能受力均匀，便于清洗和观察，所述敞口容器为圆柱形，为了便于设置读数区，方便携带和存放，所述透明外壳为长方体。
[0009]为了使实验效果更直观，实验结果更稳定，方便读数，所述每组测压管位于敞口容器和透明外壳的部分与透明外壳底面平行，位于读数区的部分与透明壳体底面垂直，相邻测压管沿水平方向和竖直方向的间距相同，且沿水平方向紧密排列。
[0010]所述每组测压管有4个。[0011 ]有益效果:本实用新型采用如上技术方案，具有如下优点:
[0012]1、在单向固结实验演示中，外加荷载的作用初期，透明土中的液体充当自然土体中的孔隙水承受荷载作用，通过装置当中四个方向测压管的设计可以明显看到测压管水头升高，并且各个方向水头变化相同，从而得出相关结论。
[0013]2、利用透明土的通透性可以很好地看到随着土体固结，此时孔隙水应力消散，四面测压管的水头都逐渐减小至某一稳定读数，装置完整性较好，实验过程受外界干扰较小，故孔隙水中读数区的设置可以避免人工手持对测压管的干扰而更稳定地呈现出这一变化过程，能将现象更好地量化出来。
[0014]3、装置的透明外壳可起到很好的收纳作用，不仅固定了敞口容器，而且设置了载荷和其他工具的收纳区域，以及16根测压管得以固定，十分便于实验结束后整理存放装置。
[0015]4、由于人工合成透明土较好的渗透性使得孔隙水向外排出较快，可以将实验演示时间控制在几分钟之内，从而有利于将理论上的单向固结模型的相关性质和原理在课堂上用具体的实验现象演示出来，将有利于帮助同学们对固结原理相关抽象内容的理解。同时整个实验装置轻便，易于制作和携带，操作简单，成本低廉，可以成为一个很好的教学辅助工具。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的土的固结现象演示装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。
[0018]如图1所示的土的固结现象演示装置，包括圆柱形的透明外壳1、敞口容器2、透明土3、透水盖板4、载荷5、纱布层6、测压管7，其中透明外壳I为长方体，其底部设有容纳敞口容器2的凹槽，四个侧壁上内侧设有读数区8，在读数区8上设有容纳测压管7的凹槽;敞口容器2置于透明壳体I底部的凹槽内，敞口容器2在前后左右四个方向均连通一组测压管7，用于测各层土体各个方向的孔隙水应力的变化，每组测压管7有4个，其位于敞口容器2和透明外壳I的部分与透明外壳I底面平行，位于读数区8的部分与透明壳体I底面垂直，相邻测压管8沿水平方向和竖直方向的间距相同，且沿水平方向紧密排列；透明土3置于敞口容器2内，透水盖板4置于透明土3的顶部，载荷5置于透水盖板4的顶部;测压管7未与敞口容器2连通的一端与大气相通，并置于读数区的凹槽内，在测压管7与透明土3之间设有纱布层6，所述敞口容器2和位于读数区8的测压管7上设有刻度线9，便于读数。
[0019]实验时，首先制备人工合成透明土3，将正十二烷和石蜡油1:1混合，再混合液体中撒落级配良好的石英砂，边撒落边用玻璃棒搅拌，再避光放置一小时(必要时进行排气处理)，固结后即可。
[0020]然后将纱布层6布置在敞口容器2内侧壁与测压管7相通处，再将制得的成透明土3装入敞口容器2中，在其上方上放置透水盖板4，在透水盖板4上方放置载荷5。
[0021]加荷初期，透明土3中的液体充当自然土体中的孔隙水承受荷载作用，通过测压管7可以明显看到各个方向的测压管7水头同步变化，升高并且各个方向水头变化相同，利用透明土的通透性可以很好地看到随着土体固结，孔隙水应力消散，四面测压管的水头都逐渐减小至某一稳定读数。
[0022]由于人工合成透明土较好的渗透性使得孔隙水向外排出较快，可以将实验演示时间控制在几分钟之内，从而有利于将理论上的单向固结模型的相关性质和原理在课堂上用具体的实验现象演示出来，将有利于帮助同学们对固结原理相关抽象内容的理解。同时整个实验装置轻便，易于制作和携带，操作简单，成本低廉，可以成为一个很好的教学辅助工具。
【主权项】
1.土的固结现象演示装置，其特征在于:包括透明外壳、敞口容器、透明土、透水盖板、载荷、纱布层、测压管，所述透明外壳的底部设有容纳敞口容器的凹槽，透明外壳的四个侧壁上内侧设有读数区，所述读数区上设有容纳测压管的凹槽，所述敞口容器置于透明壳体底部的凹槽内，其前后左右四个方向均连通一组测压管，所述透明土置于敞口容器内，所述透水盖板置于透明土的顶部，所述载荷置于透水盖板的顶部，所述测压管未与敞口容器连通的一端与大气相通，并置于读数区的凹槽内，在测压管与透明土之间设有纱布层，所述敞口容器和位于读数区的测压管上设有刻度线。2.根据权利要求1所述的土的固结现象演示装置，其特征在于:所述敞口容器为圆柱形，所述透明外壳为长方体形。3.根据权利要求1所述的土的固结现象演示装置，其特征在于:所述每组测压管位于敞口容器和透明外壳的部分与透明外壳底面平行，位于读数区的部分与透明壳体底面垂直，相邻测压管沿水平方向和竖直方向的间距相同，且沿水平方向紧密排列。4.根据权利要求3所述的土的固结现象演示装置，其特征在于:所述每组测压管有4个。
【文档编号】G09B23/08GK205428317SQ201620088764
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】张昕怡, 马戎荣, 闻昕
【申请人】河海大学