一種演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，包括進水區(qū)、進水口、土體區(qū)、紗布層、出水區(qū)和出水口，所述進水區(qū)為豎直設置，土體區(qū)和出水區(qū)為水平設置，所述土體區(qū)外壁為透明層，土體區(qū)一端與進水區(qū)底端連通，另一端與出水區(qū)連通，土體區(qū)與進水區(qū)、出水區(qū)的連通處均設有紗布層，所述進水口設在進水區(qū)頂端，出水口設在出水區(qū)與土體區(qū)連接端的相背端。本實用新型能直觀的演示管涌現(xiàn)象，有利于學生對土力學的理解，同時整個教學實驗儀器操作簡單，成本低廉，易于生產(chǎn)。
【專利說明】一種演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種土力學教學實驗儀器，具體地說是涉及一種演示土體內(nèi)部管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]作為學習工科的學子，我們充分意識到教學演示裝置于我們理論學習，實踐探討的重要性，而在學習土力學課程時，泥土的不透明性給我們對于其內(nèi)部的“管涌”現(xiàn)象與性質(zhì)的理解都帶來了很大的困難。
[0003]目前模擬管涌現(xiàn)象的實驗儀器有:
[0004]有一種“基坑工程滲透破壞模型試驗裝置”，它能夠模擬基坑工程的滲流場、應力場和變形場，可以模擬管涌、流砂、突涌等典型基坑工程滲透破壞現(xiàn)象。但它不適合作為教學實驗儀器，而且它無法讓學生們看到土體內(nèi)部的變化。
[0005]還有一種“ 一種研究海堤工程管涌現(xiàn)象的試驗裝置及試驗方法”，其通過基于單片機的智能水頭控制系統(tǒng)，對土樣施加隨時間呈正弦曲線變化的水頭差，致使土樣滲流發(fā)展乃至管涌等滲透破壞，另外在土樣中設置水壓力傳感器、電子流量計等測量裝置，即可獲得相應的滲流場。這個儀器更多傾向于數(shù)據(jù)收集，而不是演示實驗。
[0006]此外在公開的同類專利中，大多數(shù)的實驗裝置都側(cè)重于封堵以及偵測管涌現(xiàn)象，均不利于學生對實驗現(xiàn)象的觀察。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]實用新型目的:本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種演示土體內(nèi)部管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器。
[0008]技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案為:一種演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，包括進水區(qū)、進水口、土體區(qū)、紗布層、出水區(qū)和出水口，所述進水區(qū)為豎直設置，土體區(qū)和出水區(qū)為水平設置，所述土體區(qū)外壁為透明層，土體區(qū)一端與進水區(qū)底端連通，另一端與出水區(qū)連通，土體區(qū)與進水區(qū)、出水區(qū)的連通處均設有紗布層，所述進水口設在進水區(qū)頂端，出水口設在出水區(qū)與土體區(qū)連接端的相背端。
[0009]上述土體區(qū)內(nèi)部的土體為透明土和多色砂的混合物，該混合物的制備方法為:將正十二烷和石蠟油體積比為1:1混合，在混合物體中撒落級配不良的熔融石英砂，邊撒落邊用玻璃棒攪拌，接著按熔融石英砂和彩色砂石質(zhì)量比100:1混合粒徑在0.075?0.25mm的彩色砂石，再避光放置一小時。
[0010]所述紗布層與進水區(qū)之間、紗布層與出水區(qū)之間均設有孔板，能減弱水的動能。
[0011]上述減弱水的動能是為了保證土體區(qū)中管涌現(xiàn)象是由進水口和出水口間的滲透壓引起的。
[0012]所述進水區(qū)下方設有支座，所述支座與進水區(qū)底部螺紋連接，所述支座底部與出水區(qū)底部齊平，能保持整個儀器的穩(wěn)定，而且可以根據(jù)擺放儀器的平臺的平整度，對支座進行高度微調(diào)。
[0013]所述進水區(qū)、土體區(qū)和出水區(qū)均為方管，這樣可以使各管道之間更好的連接，增強了連接處的密封性。
[0014]所述進水區(qū)內(nèi)部設有一個以上消能板，所述消能板一端與進水區(qū)內(nèi)壁固連，另一端與相連內(nèi)壁的相對面留有間隙，所述消能板不與進水區(qū)內(nèi)壁相連的一端低于與進水區(qū)內(nèi)壁相連端，能進一步的減弱水的動能且能保證所有的水都能流入進水區(qū)底部。
[0015]優(yōu)選，所述消能板的數(shù)量為2-7個，相鄰兩消能板為左右交錯固定在進水區(qū)內(nèi)壁上。
[0016]優(yōu)選，所述消能板的數(shù)量為5個。
[0017]工作原理:本實用新型利用土體區(qū)外壁的透明層和土體區(qū)內(nèi)部透明土的通透性可以很好的看到土體內(nèi)部，在滲透壓的作用下，多色砂石在透明土中“流動”，達到演示管涌現(xiàn)象的效果。
[0018]有益效果:本實用新型能直觀的演示管涌現(xiàn)象，有利于學生對土力學的理解，同時整個教學實驗儀器操作簡單，成本低廉，易于生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器的使用狀態(tài)圖；
[0020]圖2是此演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖中，I為進水區(qū),2為土體區(qū),3為出水區(qū),4為支座，5為消能板,6為紗布層,7為孔板，8為進水口，9為出水口。
【具體實施方式】
[0022]如圖1-2所示的演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，包括進水區(qū)1、進水口 8、土體區(qū)
2、紗布層6、出水區(qū)3和出水口 9，所述進水區(qū)I為豎直設置，土體區(qū)2和出水區(qū)3為水平設置，所述土體區(qū)2外壁為透明層，土體區(qū)2 —端與進水區(qū)I底端連通，另一端與出水區(qū)3連通，土體區(qū)2與進水區(qū)1、出水區(qū)3的連通處均設有紗布層6，所述進水口 8設在進水區(qū)I頂端，出水口 9設在出水區(qū)3與土體區(qū)2連接端的相背端。
[0023]紗布層6與進水區(qū)I之間、紗布層6與出水區(qū)3之間均設有孔板7。
[0024]進水區(qū)I下方設有支座4，支座4與進水區(qū)I底部螺紋連接，支座4底部與出水區(qū)3底部齊平，能保持整個儀器的穩(wěn)定，根據(jù)擺放儀器的平臺的平整度，可對支座4進行高度微調(diào)。
[0025]進水區(qū)I內(nèi)部設5個消能板5，所述消能板5—端與進水區(qū)I內(nèi)壁固連，另一端與相連內(nèi)壁的相對面留有間隙，所述消能板5不與進水區(qū)I內(nèi)壁相連的一端低于與進水區(qū)I內(nèi)壁相連端，相鄰兩消能板5為左右交錯固定在進水區(qū)I內(nèi)壁上。
[0026]土體區(qū)2內(nèi)部的土體為將正十二烷和石蠟油體積比為1:1混合，在混合液體中撒落級配不良的熔融石英砂，邊撒落邊用玻璃棒攪拌，得到透明土，接著在所得透明土中按熔融石英砂和黃砂石質(zhì)量比100:1混合粒徑為0.075、.25mm黃砂石，再避光放置一小時所得的混合物。
[0027]實驗時，水從進水口 8進入，經(jīng)過消能板5消能后，再通過孔板7和紗布層6，使水體緩和的流淌，在滲透壓的作用下，水體滲入土體區(qū)2。由于透明土級配差，黃砂石會在粗土粒形成的空隙通道中發(fā)生移動并被水流帶走(管涌現(xiàn)象)，由于土體區(qū)2外壁為透明層，透明土的通透性，我們可以看到土體內(nèi)部的變化。
[0028]本實用新型中涉及的未說明部份與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，其特征在于:包括進水區(qū)(I)、進水口(8)、土體區(qū)(2 )、紗布層(6 )、出水區(qū)(3 )和出水口( 9 )，所述進水區(qū)(I)為豎直設置；所述土體區(qū)(2)和出水區(qū)(3)為水平設置，土體區(qū)(2)外壁為透明層，土體區(qū)(2)—端與進水區(qū)(I)底端連通，另一端與出水區(qū)(3)連通，土體區(qū)(2)與進水區(qū)(I)、出水區(qū)(3)的連通處均設有紗布層(6 );所述進水口( 8 )設在進水區(qū)(I)頂端，出水口( 9 )設在出水區(qū)(3 )與土體區(qū)(2 )連接端的相背端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，其特征在于:所述紗布層(6)與進水區(qū)(I)之間、紗布層(6)與出水區(qū)(3)之間均設有孔板(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，其特征在于:所述進水區(qū)(I)下方設有支座(4)，所述支座(4)與進水區(qū)(I)底部螺紋連接，所述支座(4)底部與出水區(qū)(3)底部齊平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，其特征在于:所述進水區(qū)(I)、土體區(qū)(2)和出水區(qū)(3)均為方管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，其特征在于:所述進水區(qū)(I)內(nèi)部設有一個以上消能板(5)，所述消能板(5)—端與進水區(qū)(I)內(nèi)壁固連，另一端與相連內(nèi)壁的相對面留有間隙，所述消能板(5)不與進水區(qū)(I)內(nèi)壁相連的一端低于與進水區(qū)(I)內(nèi)壁相連端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，其特征在于:所述消能板(5)的數(shù)量為2-7個，相鄰兩消能板(5)為左右交錯固定在進水區(qū)(I)內(nèi)壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的演示管涌現(xiàn)象的教學實驗儀器，其特征在于:所述消能板(5)的數(shù)量為5個。
【文檔編號】G09B23/12GK203706520SQ201320867625
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】馬戎榮, 謝凌君, 刁婧 申請人:河海大學