14?16cm，高18?20cm。
[0022]优选，排水控制阀a3、排水控制阀b4、排水控制阀c5、流速控制阀14的规格为:长2?3cm，直径8?10mm，均为铜质球阀。
[0023]优选，所述真空栗8为单级旋片TW-4A真空栗8，电动机为0.37kw,抽气速率为4L/S，抽气的极限真空度为758mmHg ;陶瓷加热灯9为固体陶瓷元件，功率为100w，规格是:高12cm，直径7cm，持续加热可以保持土体表面温度在50°左右；升降架可以由购置的手摇式千斤顶改装，升降高度在12cm至30cm左右。
[0024]排水控制阀、流速控制阀、真空栗之间通过橡胶管道连接。
[0025]—种多功能土中水运动效应教学演示装置的试验方法，具体如下:
(I)当演示土的膨胀特性试验时，如图1所示:
将真空栗8与模型试验槽I的排水控制阀a3通过导管连接，关闭排水控制阀b4、排水控制阀c5，在模型试验槽I的镂空隔板2下部注水，镂空隔板2上部垫滤纸并承装膨胀土，膨胀土试样高度不超过上方排水控制阀a3，在土体上方倒入一定量的水，保持液面高度不超过上方排水控制阀a3，加盖模型槽顶盖保持模型槽密闭，将压力计7通过模型试验槽顶盖6与模型试验槽I内空气连接，打开排水控制阀a3、真空栗8开关对模型试验槽I内部抽气，观察气体溢出、液体下渗、土体拱起等试样膨胀现象。
[0026](2)当演示盐碱地形成试验时，如图2所示:
将恒流供水瓶13置于升降架11上，通过升降架摇杆12的旋转控制恒流供水瓶13水位高低，在试验槽镂空隔板2下放置碎石垫层，镂空隔板2上部垫滤纸并承装试验土样，关闭排水控制阀a3，将陶瓷加热灯9置于土样上端，将温度计10插入土体，将一定浓度的盐水注入恒流供水瓶13中，通过导管连接排水控制阀c5与恒流供水瓶13，保持升降架11位置不变，打开排水控制阀c5、排水控制阀b4，开启陶瓷加热灯9，观察土体表面颜色的变化与盐分的析出等盐碱地形成现象。
[0027](3)当演示管涌或流土现象时，如图3所示:
将恒流供水瓶13置于升降架11上，通过升降架摇杆12的旋转控制恒流供水瓶13水位高低，在试验槽镂空隔板2下部注水，镂空隔板2上部垫滤纸并承装试验土样，关闭排水控制阀b4，将一定量的水注入恒流供水瓶13中，通过导管连接排水控制阀c5与恒流供水瓶13，保持升降架11位置不变，调节气压控制阀15和流速控制阀14控制流速不变，打开排水控制阀c5、排水控制阀a3，观察土体颗粒错动或裂缝展开等管涌或流土现象。
[0028]本发明的有益效果是:
(I)教学演示装置简单实用，通过一套试验装置可以演示多种土中水运动对土体影响的土力学现象，包括土的膨胀特性演示试验，盐碱地形成演示试验，管涌或流土现象演示试验等。
[0029](2)本教学演示装置可以直观的反应土体的变化过程，从一定程度上验证土力学的相关概念和原理，方便课堂教学，便于同学理解。
[0030](3)通过摇杆控制升降架的高度，随时调节土中水运动的条件，调节简单灵活。
[0031]以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种多功能土中水运动效应教学演示装置，其特征在于，包括模型试验槽(I)和恒流供水瓶(13)，所述模型试验槽(I)自上而下顺次设置有排水控制阀a (3)、排水控制阀b(4)、排水控制阀c (5)，所述模型试验槽(I)内设置有距离模型试验槽(I)底部一定距离的镂空隔板(2)，所述模型试验槽(I)顶部设置有模型试验槽顶盖(6)，所述模型试验槽顶盖(6 )上设置有压力计(7 )，所述恒流供水瓶(13)底部设置有升降架(11)，所述恒流供水瓶(13)设置有流速控制阀(14)和气压控制阀(15);还包括用于对试验土样进行加热的陶瓷加热灯(9)、测量试验土样温度的温度计(10)、可与排水控制阀a (3)相连的真空栗(8)。2.根据权利要求1所述的一种多功能土中水运动效应教学演示装置，其特征在于，所述模型试验槽(I)与恒流供水瓶(13)均使用厚度为4?6cm的PVC材料制成。3.根据权利要求1所述的一种多功能土中水运动效应教学演示装置，其特征在于，模型试验槽(I)的规格为:直径14?16cm，高18?20cm，镂空隔板(2)距离模型试验槽(I)底部4?6cm，模型试验槽顶盖(6)通过密封圈和胶带实现密闭。4.根据权利要求3所述的一种多功能土中水运动效应教学演示装置，其特征在于，恒流供水瓶(13)的规格为:直径14?16cm，高18?20cm。5.根据权利要求4所述的一种多功能土中水运动效应教学演示装置，其特征在于，排水控制阀a (3 )、排水控制阀b (4 )、排水控制阀c (5 )、流速控制阀(14 )的规格为:长2?3cm，直径8?10mm，均为铜质球阀。6.根据权利要求5所述的一种多功能土中水运动效应教学演示装置，其特征在于，所述真空栗(8)为单级旋片TW-4A真空栗(8)，电动机为0.37kw，抽气速率为4L/s，抽气的极限真空度为758mmHg ;陶瓷加热灯(9)为固体陶瓷元件，功率为100w。7.—种基于权利要求1-6任意一项所述的多功能土中水运动效应教学演示装置的试验方法，其特征在于: (1)当演示土的膨胀特性试验时: 将真空栗(8)与模型试验槽(I)的排水控制阀a (3)通过导管连接，关闭排水控制阀b(4)、排水控制阀c (5)，在模型试验槽(I)的镂空隔板(2)下部注水，镂空隔板(2)上部垫滤纸并承装膨胀土，膨胀土试样高度不超过上方排水控制阀a (3)，在土体上方倒入一定量的水，保持液面高度不超过上方排水控制阀a(3)，加盖模型槽顶盖保持模型槽密闭，将压力计(7)通过模型试验槽顶盖(6)与模型试验槽(I)内空气连接，打开排水控制阀a (3)、真空栗(8)开关对模型试验槽(I)内部抽气； (2)当演示盐碱地形成试验时: 将恒流供水瓶(13)置于升降架(11)上，通过升降架摇杆(12)的旋转控制恒流供水瓶(13)水位高低，在试验槽镂空隔板(2)下放置碎石垫层，镂空隔板(2)上部垫滤纸并承装试验土样，关闭排水控制阀a (3)，将陶瓷加热灯(9)置于土样上端，将温度计(10)插入土体，将一定浓度的盐水注入恒流供水瓶(13)中，通过导管连接排水控制阀c (5)与恒流供水瓶(13)，保持升降架(11)位置不变，打开排水控制阀c (5)、排水控制阀b (4)，开启陶瓷加热灯(9); (3)当演示管涌或流土现象时: 将恒流供水瓶(13)置于升降架(11)上，通过升降架摇杆(12)的旋转控制恒流供水瓶(13)水位高低，在试验槽镂空隔板(2)下部注水，镂空隔板(2)上部垫滤纸并承装试验土样，关闭排水控制阀b (4)，将一定量的水注入恒流供水瓶(13)中，通过导管连接排水控制阀c (5)与恒流供水瓶(13)，保持升降架(11)位置不变，调节气压控制阀(15)和流速控制阀(14)控制流速不变，打开排水控制阀c (5)、排水控制阀a (3)。
【专利摘要】本发明公开了一种多功能土中水运动效应教学演示装置及试验方法，更直观形象的演示土的膨胀特性、盐碱地的形成以及流土和管涌等土中水运动现象，从而帮助教师完成课堂教学内容，便于学生理解土力学基本原理；试验方法简单、灵活。
【IPC分类】G09B25/00
【公开号】CN105070176
【申请号】CN201510416720
【发明人】杜文汉, 沈扬, 沈雪, 尤延锋, 葛冬冬
【申请人】河海大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月16日