專利名稱:砂土剪切體積變形演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種砂土剪切體積變形演示儀。
背景技術(shù)：
在剪應(yīng)力作用下，不同密實(shí)狀態(tài)的砂土體積變形性狀是不同的。在松散狀態(tài)下，表現(xiàn)為體積收縮(即剪縮)；而在密實(shí)狀態(tài)下，則表現(xiàn)為體積膨脹(即剪脹)。這一基本現(xiàn)象教師上課時(shí)一般是通過剪應(yīng)力與體積變形關(guān)系曲線進(jìn)行講解，學(xué)生也只能從曲線圖中抽象地理解這一現(xiàn)象，由于缺乏實(shí)踐的認(rèn)知，學(xué)生聽課時(shí)感覺乏味。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種砂土剪切體積變形演示儀，它能形象演示砂土在兩種不同的密實(shí)狀態(tài)下受剪切時(shí)的體積變形性狀。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是由平底橡皮球和兩端開口的玻璃管組成。平底橡皮球內(nèi)裝滿飽和狀態(tài)砂土和帶顏色的水的混合物，平底橡皮球的上端口接玻璃管，并在接頭處用膠密封。玻璃管內(nèi)充帶顏色的水至管高的1/4～1/3。
所述的平底橡皮球內(nèi)裝滿的砂土為松散狀態(tài)的砂土或密實(shí)狀態(tài)的砂土，砂土用帶顏色水飽和。帶顏色的水為紅色或藍(lán)色的水。
演示時(shí)，用手?jǐn)D壓平底橡皮球，以對(duì)球內(nèi)的砂土顆粒施加一剪切力。在擠壓的同時(shí)，球內(nèi)的砂土因受剪而發(fā)生體積變化。對(duì)于密實(shí)狀態(tài)的砂土，發(fā)生體積膨脹，即土顆粒間的孔隙增大，增大的孔隙由水補(bǔ)入，因此導(dǎo)致玻璃管中水位下降。對(duì)于松散狀態(tài)的砂土，發(fā)生體積收縮，即顆粒間孔隙變小，孔隙中部分水分溢出，從而導(dǎo)致玻璃管中水位上升。因此，通過管中水位的升降可以定性地判斷砂土在剪切時(shí)的體積變化性狀。
本發(fā)明具有的有益效果是用手指擠壓平底橡皮球即可非常直觀地觀察到砂土在松散和密實(shí)兩種狀態(tài)下分別發(fā)生剪縮和剪脹現(xiàn)象。



圖1是本發(fā)明砂土在松散狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明砂土在密實(shí)狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)圖。
圖中1、平底橡皮球，2、玻璃管，3、帶顏色的水，4、松散狀態(tài)的砂土，5、密實(shí)狀態(tài)的砂土。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明由平底橡皮球1和玻璃管2組成。平底橡皮球的上部呈奶嘴狀且頂部開口，玻璃管2的兩端均開口。平底橡皮球1內(nèi)裝滿砂土和帶顏色的水3的混合物，砂土處于飽和狀態(tài)。平底橡皮球1上端口接玻璃管2，并在接頭處用膠密封。玻璃管2內(nèi)充帶顏色的水3至管高的1/4～1/3。
如圖1所示，平底橡皮球1內(nèi)裝滿的砂土為松散狀態(tài)的砂土4，例如，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)砂，當(dāng)干密度小于1.5g/cm3時(shí)為松散狀態(tài)。玻璃管2內(nèi)水位為管高的1/4。
如圖2所示，平底橡皮球1內(nèi)裝滿的砂土為密實(shí)狀態(tài)的砂土5，例如，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)砂，當(dāng)干密度大于1.5g/cm3時(shí)為密實(shí)狀態(tài)。玻璃管2內(nèi)水位為管高的1/3。
所述的玻璃管2內(nèi)注入帶顏色的水3為紅色或藍(lán)色的水。
本發(fā)明的工作原理如下演示時(shí)，用手?jǐn)D壓平底橡皮球1，以對(duì)球內(nèi)的砂土顆粒施加一剪切力。在擠壓的同時(shí)，球內(nèi)的砂土因受剪而發(fā)生體積變化。對(duì)于密實(shí)狀態(tài)的砂土，如圖2所示，發(fā)生體積膨脹，即顆粒間的孔隙增大(如圖2所示)，增大的孔隙由水補(bǔ)入，因此導(dǎo)致玻璃管中水位下降；而對(duì)于松散狀態(tài)的砂土，如圖1所示，發(fā)生體積收縮，即顆粒間孔隙變小(如圖1所示)，孔隙中部分水分溢出，從而導(dǎo)致玻璃管中水位上升。因此，通過管中水位的升降可以定性地判斷砂土在剪切時(shí)的體積變化性狀。
權(quán)利要求
1.一種砂土剪切體積變形演示儀，其特征在于由平底橡皮球(1)和兩端開口的玻璃管(2)組成；平底橡皮球(1)內(nèi)裝滿飽和狀態(tài)砂土和帶顏色的水(3)的混合物，平底橡皮球(1)的上端口接玻璃管(2)，并在接頭處用膠密封，玻璃管(2)內(nèi)充帶顏色的水(3)至管高的1/4～1/3。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種砂土剪切體積變形演示儀，其特征在于所述的平底橡皮球(1)內(nèi)裝滿的砂土為松散狀態(tài)的砂土(4)或密實(shí)狀態(tài)的砂土(5)，砂土用帶顏色的水(3)飽和。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的一種砂土剪切體積變形演示儀，其特征在于所述的帶顏色的水(3)為紅色或藍(lán)色的水。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種砂土剪切體積變形演示儀。由平底橡皮球和兩端開口的玻璃管組成。平底橡皮球內(nèi)裝滿砂土和帶顏色水的混合物，平底橡皮球的上端口接玻璃管，并在接頭處用膠密封，玻璃管內(nèi)充帶顏色的水至管高的1/4～1/3。用手?jǐn)D壓平底橡皮球即可非常直觀的觀察到砂土在松散狀態(tài)和密實(shí)狀態(tài)下受剪切分別發(fā)生體積減少和體積增大的現(xiàn)象。本發(fā)明可以形象演示砂土在松散和密實(shí)兩種狀態(tài)下受剪引起的體積變形規(guī)律。
文檔編號(hào)G09B23/00GKCN1328703SQ200510049747
公開日2007年7月25日 申請(qǐng)日期2005年5月8日
發(fā)明者詹良通, 陳萍, 王順玉 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),