本发明涉及一种浅基础地基破坏的模拟装置，属于岩土工程相关领域。
背景技术：
土力学作为岩土工程专业的一门极其重要的课程，为了使学生更好地掌握该课程的知识点，教师在授课过程中除了按照课本上的理论进行讲解外，还应该丰富教学内容，改善教学方法，使学生更快地入门，更直观地了解到土体的基本性质，地基承载力以及地基的破坏作为土力学中重要的知识点，如何直观形象地向学生展示地基破坏成为需要解决的问题。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种浅基础地基破坏的模拟装置，能够直观可视化的模拟浅基础地基破坏的过程。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种浅基础地基破坏的模拟装置，包括矩形玻璃箱和加载系统，所述的矩形玻璃箱内上下分层装有天然土和透明土，天然土层和透明土层交替布置，形成地基模型；加载系统包括加载块、加载杆、第一支杆、第二支杆、杠杆、定滑轮和砝码，所述加载块位于地基模型上，加载杆下端与加载块相连，加载块前后两端面与有机玻璃箱前后侧壁接触；第一支杆、第二支杆均竖直固定，定滑轮安装在第二支杆上端，杠杆的一端通过一连接绳与砝码相连，所述连接绳绕于所述定滑轮上，杠杆的另一端与加载杆上端铰接；杠杆的支点与第一支杆上端铰接。
进一步地，所述加载块为具有台阶结构的浅基础模型。
进一步地，所述杠杆上标有刻度。
进一步地，所述矩形玻璃箱前壁具有竖直的刻度。
进一步地，天然土层和透明土层的每层高度为3mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明可以直观可视化地实现浅基础地基破坏的课堂展示。
2.本发明根据所加荷载的不同以及地基模型中土的性质的不同可以模拟地基的多种破坏模式，如局部剪切破坏、整体剪切破坏和冲切剪切破坏。
3.该装置构造简单，操作简便。
4.将该装置用于课堂教学，可使学生更好地理解掌握地基破坏的相关知识点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为加载块的示意图；
图中，加载杆1、第一支杆2、加载块3、矩形玻璃箱4、第二支杆5、杠杆7、定滑轮6、砝码8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种浅基础地基破坏的模拟装置，包括矩形玻璃箱4和加载系统，所述的矩形玻璃箱4内分层装有天然土和透明土，天然土层和透明土层交替布置，形成地基模型；加载系统包括加载块3、加载杆1、第一支杆2、第二支杆5、杠杆7、定滑轮6和砝码8，所述加载块3位于地基模型上，以模拟一维加载。加载杆1下端与加载块3相连，加载块3前后两端面与有机玻璃箱4前后侧壁接触；第一支杆2、第二支杆5均竖直固定，定滑轮6安装在第二支杆5上端，杠杆7的一端通过一连接绳与砝码8相连，所述连接绳绕于所述定滑轮6上，杠杆7的另一端与加载杆1上端铰接；杠杆7的支点与第一支杆2上端铰接。通过杠杆的放大作用，砝码的重力以成倍作用在地基模型上。
现有研究表明，用无定形硅粉合成的透明土，其岩土工程性质与粘土相似，用无定形硅胶或熔融石英合成的透明土，其岩土工程性质与砂土相似。按照不同的地基模型对于土性的要求，可以通过不同的方法对透明土进行配制。将配制好的透明土与天然土分层放置于有机玻璃圆筒内(每层高度为3mm)。
此外，作为本领域的常用技术手段，所述加载块3为具有台阶结构的浅基础模型。所述杠杆7上标有刻度，可用于计算作用于加载块3上的作用力；所述矩形玻璃箱4前壁具有竖直的刻度，可用于观测下沉距离。
在不加荷载时，天然土与透明土的分界面均为水平线，在加载的过程当中，土体首先发生压缩变形，基础模型下方一定区域范围内的水平线逐渐弯曲成为曲线，水平线变为曲线的深度范围即为地基中的附加应力的影响范围，通过比较基础模型底面一定区域范围内曲线的弯曲程度以及距离基础模型较远处土体的分界面的弯曲程度可以看出基础模型底面下方一定区域土体的压缩程度，以及每一深度处水平方向的影响范围。当荷载继续增大时，土体中形成局部的塑性区，这时地基模型中形成了局部的剪切滑动面(发生了局部剪切破坏)，当这些分界面的曲线本身发生一定的错位，说明发生错位的地方形成了剪切滑动面，发生错位的曲线数目越多，说明塑性区的范围越大，剪切滑动面越长。当荷载继续增大时，形成了连续的剪切滑动面，即发生了整体剪切破坏，地表发生隆起。若地基模型中土体为压缩性较大的松砂或软土时，可模拟冲切剪切破坏。在课堂教学的过程当中可以使学生直观地看到浅基础地基破坏过程以及破坏模式，还可以看到附加应力影响深度范围、滑动面的形成位置以及地表隆起量，有利于丰富教学内容，提高教学效果。