[实用新型]一种新型砂土剪切特性演示仪

说明书

技术领域

本实用新型是涉及一种土力学实验装置，具体地说是涉及一种全面揭示砂土剪胀剪缩原理的演示仪器。 

背景技术

砂土的密实度不同，在剪切中会表现出不同的性状。松砂受剪时颗粒落到平衡位置，排列更紧密，体积减小为剪缩性；紧砂受剪时颗粒滑移原来的位置而导致体积膨胀的现象称为剪胀性。 

由于学生缺乏足够的生产实践，不容易理解这一重要的土力学原理，仅从课本上的应力应变曲线去抽象的感知。这就需要一种能够演示砂土的剪胀剪缩特性的仪器。 

在本实用新型之前，已经出现的类似的装置是一个开口联通玻璃管的橡胶球。它能演示排水条件下的砂土的剪切特性，不能演示不排水条件下砂土的剪切特性，而这对于学生更难把握，需要学生的更好的理解。已有的装置是通过砂土的松紧两种状态来分别演示的，不能让学生直观的看到松砂变紧砂的过程中其剪切特性的变化，学生对于砂土的松紧程度没有感性的把握。此外，该装置只能施加围压，而不是直观的剪应力，学生理解起来有一定的障碍，并且紧砂在高围压下的剪缩特性也不能很好的体现出来。 

发明内容

本实用新型的目的是克服了上述装置中的种种不足，提供了一种新型全面演示砂土剪切特性的仪器。 

本实用新型的技术方案是： 

一种新型砂土剪切特性演示仪，其特征是:橡胶管端部连接内带螺纹的钢管，底部连接中间开孔的下部橡胶棒，分别用套箍箍紧；上部放入外径与钢管内径一致的上部橡胶棒，其上是带螺纹的钢塞；下部橡胶棒内插入一根塑料管，塑料管外接橡胶软管一端，橡胶软管另一端再接带刻度玻璃管；橡胶管和带刻度玻璃管固定在铁架台上。

所述的橡胶管长度12-20cm，内径3cm左右；上部橡胶棒为实心，且和钢管的外径与橡胶管的内径一致。 

所述的塑料管的外径与下部橡胶棒开的孔洞的直径一致；钢塞与钢管的螺纹配合连接。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是： 

一方面通过安装仪器可以加强学生的动手能力，激发学生学习的兴趣和爱好。另一方面克服了以往技术的种种不足，不仅可以演示砂土排水和不排水条件下的剪切特性，还可以演示松砂变紧砂中其剪切特性变化的整个过程，让学生有个更直观更形象的了解。此外对砂体不仅可以挤压还可以扭剪，并且能很好的演示紧砂在高围压下呈现的剪缩性的一面，能全面演示砂土剪切特性。

附图说明

图1是实用新型的结构示意图。 

图中：1、铁架台，2、橡胶管，3、内带螺纹钢管4、带螺纹钢塞，5、上部橡胶棒，6、下部橡胶棒，7、套箍，8、塑料管，9、橡胶软管，10、带刻度玻璃管。 

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述： 

如图1所示，本实用新型包括铁架台1、橡胶管2、上部橡胶棒5、下部橡胶棒6、带刻度玻璃管10、塑料管8、套箍7、内带螺纹的钢管3、带螺纹钢塞4、橡胶软管9；橡胶管2端部连接内带螺纹的钢管3，底部连接中间开孔的下部橡胶棒6，分别用套箍7箍紧；上部放入外径与钢管内径一致橡胶棒5，其上是带螺纹的钢塞4；底端橡胶棒内插入一端塑料管8，塑料管8外接橡胶软管9，橡胶软管9再接带刻度玻璃管10；橡胶管2和带刻度玻璃管10分别固定在铁架台上。

演示时，先向橡胶管2中注入适量的水，使橡胶软管9充满水，再放入饱和松砂，在不加上部橡胶棒5和钢塞4的时候可以演示排水条件下的剪切特性，加入上部橡胶棒5和钢塞4形成不排水条件，砂体受剪体积变小，空隙变小，产生正孔隙水压力，进而其中的水要排除，测压管的水位上升。逐渐拧紧钢塞4，松砂逐渐变为紧砂，整个过程中可以明显看到每次砂体受剪测压管水位的不同变化，对砂土的松紧程度有个感性的认识。在砂体呈现紧砂的剪胀性时，逐渐增大挤压力，可以看到测压管水位先降后升，很好的演示了紧砂在高围压下呈现的剪缩性的一面。 

此外，在不排水条件下，对橡胶管施加剪力的方式可以是挤压也可以是扭剪，这样可以更好地让学生理解砂土是受剪力而引起的体积的变化。 

本实用新型中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。