[发明专利]土体主动和被动破坏演示仪

说明书

技术领域

本发明涉及实验装置，尤其是涉及一种土体主动和被动破坏演示仪。

背景技术

挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，在房屋建筑、水利工程、铁路工程以及桥梁中得到广泛应用，例如，支撑建筑物周围填土的挡土墙、地下室侧墙、桥台以及储藏粒状材料的挡墙等。挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生侧向土压力。这些挡土墙在侧向土压力作用下有两种破坏模式：

(1)主动破坏：挡土墙在墙后填土压力作用下，背离填土方向移动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力(静止土压力是指当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，作用在墙上的土压力，如图1(c)所示)逐渐减小，当墙后土体达到极限平衡状态，并出现连续滑动面使土体下滑，发生主动破坏，这时土压力达到最小值，称为主动土压力。这种破坏模式即为主动破坏，如图1(a)所示.

(2)被动破坏：挡土墙在外力作用下，向填土方向移动或转动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，一直到土体达到极限平衡，并出现连续滑动面，墙后土体将向上挤出隆起，发生被动破坏，这时土压力增至最大值，称为被动土压力。这种破坏模式即为被动破坏，如图1(b)所示。

上述的土体受力变形及破坏现象可以利用该土体主和被动破坏演示仪形象地演示出来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土体主动和被动破坏演示仪，它可以形象的演示各种土体受到水平压力作用时产生的变形及破坏现象。

本发明所采用的技术方案是：

包括有机玻璃箱、活动挡板、动力螺纹、和操作手轮；有机玻璃箱内装有与有机玻璃箱底面垂直的活动挡板，活动挡板一侧面装有动力螺纹，动力螺纹伸出有机玻璃箱外与操作手轮螺纹连接。

有机玻璃箱中装有待试验的土体，每隔一定厚度铺一薄层有色砂，起分层及显示变形轨迹的效果。并且，有色砂与试验土体选用不同的粒径，在实验完成时可用筛子将两者分离，供下次再用。演示时，摇动操作手轮，活动挡板做向外或向里的移动，至土体破坏。当活动挡板向土体压缩方向运动时，施加给土体被动土压力，当被动土压力达到土体的极限平衡状态时，滑动面产生；当活动挡板向放松土体方向运动时，土体内产生主动土压力，当土压力大小达到土体的极限平衡状态时，滑动面产生。由于土体用有色薄砂层进行了分层标记，在主动和被动破坏过程中土体变形轨迹及滑动面形状可以透过透明的有机玻璃箱清楚地观察到，并可以量测滑动面倾角以验证理论模型。

本发明具有的有益效果是：通过摇动操作手轮这一简单操作可观察到各种土体在主动土压力和被动土压力受力状态下的变形及破坏现象。

附图说明

图1是三种土压力的示意图；

图2是本发明的结构图；

图3是土体被动破坏形成图；

图4是土体主动破坏形成图；

图中：1、有机玻璃箱，2、土体，3、有色薄砂层，4、活动挡板，5、动力螺纹，6、操作手轮。

具体实施方式

如图2所示，本发明包括有机玻璃箱1、活动挡板4、动力螺纹5、和操作手轮6；有机玻璃箱1内装有与有机玻璃箱1底面垂直的活动挡板4，活动挡板4一侧面装有动力螺纹5，动力螺纹5伸出有机玻璃箱1外与操作手轮6螺纹连接。

如图4所示，主动土压力引起的破坏：

逆时针摇动操作手轮6，活动挡板预先作向玻璃箱内的运动，当挡板距有机玻璃箱近端5cm时，为主动破坏实验的起始位置。自有机玻璃箱1正中上方处用漏斗向有机玻璃箱1中分层撒入待演示的土体2和有色薄砂层3。顺时针摇动操作手轮6，活动挡板作向操作手轮方向的运动，土体2产生对挡板的主动土压力，随主动土压力的发展，当土体达到极限平衡状态时，部分土体及有色薄砂层以一定角度滑向活动挡板，滑动面形成，土体产生主动破坏。此时，可以用量角器量出滑动破坏面与水平面的夹角。

被动土压力引起的破坏：

如图3所示，顺时针摇动操作手轮6，活动挡板预先作向玻璃箱外的运动，当挡板距有机玻璃箱近端1.5cm时，为被动破坏实验的起始位置。自有机玻璃箱1正中上方与主动破坏实验同一高度处用漏斗向有机玻璃箱1中分层撒入待演示的土体2和有色薄砂层3。逆时针摇动操作手轮6，活动挡板向压缩土体方向运动，土体2产生对挡板的被动土压力，随着被动土压力的发展，当土体达到极限状态时，部分土体及有色薄砂层隆起，滑动面形成，土体产生被动破坏。此时，可以用量角器量出滑动破坏面与水平面的夹角。