[实用新型]一种演示管涌现象的教学实验仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土力学教学实验仪器，具体地说是涉及一种演示土体内部管涌现象的教学实验仪器。

背景技术

作为学习工科的学子，我们充分意识到教学演示装置于我们理论学习，实践探讨的重要性，而在学习土力学课程时，泥土的不透明性给我们对于其内部的“管涌”现象与性质的理解都带来了很大的困难。

目前模拟管涌现象的实验仪器有：

有一种“基坑工程渗透破坏模型试验装置”，它能够模拟基坑工程的渗流场、应力场和变形场，可以模拟管涌、流砂、突涌等典型基坑工程渗透破坏现象。但它不适合作为教学实验仪器，而且它无法让学生们看到土体内部的变化。

还有一种“一种研究海堤工程管涌现象的试验装置及试验方法”，其通过基于单片机的智能水头控制系统，对土样施加随时间呈正弦曲线变化的水头差，致使土样渗流发展乃至管涌等渗透破坏，另外在土样中设置水压力传感器、电子流量计等测量装置，即可获得相应的渗流场。这个仪器更多倾向于数据收集，而不是演示实验。

此外在公开的同类专利中，大多数的实验装置都侧重于封堵以及侦测管涌现象，均不利于学生对实验现象的观察。

发明内容

  实用新型目的：本实用新型要解决的技术问题在于提供一种演示土体内部管涌现象的教学实验仪器。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种演示管涌现象的教学实验仪器，包括进水区、 进水口、土体区、纱布层、出水区和出水口，所述进水区为竖直设置，土体区和出水区为水平设置，所述土体区外壁为透明层，土体区一端与进水区底端连通，另一端与出水区连通，土体区与进水区、出水区的连通处均设有纱布层，所述进水口设在进水区顶端，出水口设在出水区与土体区连接端的相背端。

上述土体区内部的土体为透明土和多色砂的混合物，该混合物的制备方法为：将正十二烷和石蜡油体积比为1:1混合，在混合物体中撒落级配不良的熔融石英砂，边撒落边用玻璃棒搅拌，接着按熔融石英砂和彩色砂石质量比100:1混合粒径在0.075~0.25mm的彩色砂石，再避光放置一小时。

所述纱布层与进水区之间、纱布层与出水区之间均设有孔板，能减弱水的动能。

上述减弱水的动能是为了保证土体区中管涌现象是由进水口和出水口间的渗透压引起的。

所述进水区下方设有支座，所述支座与进水区底部螺纹连接，所述支座底部与出水区底部齐平，能保持整个仪器的稳定，而且可以根据摆放仪器的平台的平整度，对支座进行高度微调。

所述进水区、土体区和出水区均为方管，这样可以使各管道之间更好的连接，增强了连接处的密封性。

所述进水区内部设有一个以上消能板，所述消能板一端与进水区内壁固连，另一端与相连内壁的相对面留有间隙，所述消能板不与进水区内壁相连的一端低于与进水区内壁相连端，能进一步的减弱水的动能且能保证所有的水都能流入进水区底部。

优选，所述消能板的数量为2-7个，相邻两消能板为左右交错固定在进水区内壁上。

优选，所述消能板的数量为5个。

工作原理：本实用新型利用土体区外壁的透明层和土体区内部透明土的通透性可以很好的看到土体内部，在渗透压的作用下，多色砂石在透明土中“流动”，达到演示管涌现象的效果。

有益效果：本实用新型能直观的演示管涌现象，有利于学生对土力学的理解，同时整个教学实验仪器操作简单，成本低廉，易于生产。

附图说明

图1是本实用新型演示管涌现象的教学实验仪器的使用状态图；

图2是此演示管涌现象的教学实验仪器的结构示意图；

图中，1为进水区，2为土体区，3为出水区，4为支座，5为消能板，6为纱布层，7为孔板，8为进水口，9为出水口。

具体实施方式

如图1-2所示的演示管涌现象的教学实验仪器，包括进水区1、 进水口8、土体区2、纱布层6、出水区3和出水口9，所述进水区1为竖直设置，土体区2和出水区3为水平设置，所述土体区2外壁为透明层，土体区2一端与进水区1底端连通，另一端与出水区3连通，土体区2与进水区1、出水区3的连通处均设有纱布层6，所述进水口8设在进水区1顶端，出水口9设在出水区3与土体区2连接端的相背端。

纱布层6与进水区1之间、纱布层6与出水区3之间均设有孔板7。

进水区1下方设有支座4，支座4与进水区1底部螺纹连接，支座4底部与出水区3底部齐平，能保持整个仪器的稳定，根据摆放仪器的平台的平整度，可对支座4进行高度微调。