層有機玻璃板可使兩層有機玻璃板的漏沙孔對齊或錯開:當(dāng)兩層有機玻璃板錯開時，漏沙孔相互錯開可放置土樣，將土顆粒均勻平鋪其上；當(dāng)兩層有機玻璃板重疊到一起時，上下兩層有機玻璃面的漏沙孔相互對齊，可上下貫通，使土顆粒均勻的散落到箱內(nèi)。所述模型箱四個面外側(cè)均設(shè)置有刻度尺6，方便觀察形成的層狀土層。所述漏沙裝置和模型箱均設(shè)置在固定架1內(nèi)，漏沙裝置設(shè)置在固定架的上部，在固定架的下方放置模型箱，所述摸型箱為有機玻璃箱，箱內(nèi)四周接縫處用密封膠密封，箱外四角用角鋼卡緊，在模型箱四周用緊箍架5、8加固，模型箱底放置在底座上。模型箱內(nèi)部底面上平鋪一層透水石，并在透水石下方位置箱體或箱壁上設(shè)置排水閥門。模型箱的主要作用是為土顆粒在水中沉積提供場所，本發(fā)明模型箱的尺寸為:80cm (ff) X80cm(L) X 100cm (H)，周圍四面及底面采用有機玻璃，為防止制樣過程中發(fā)生漏水現(xiàn)象，箱內(nèi)周圍接縫處用密封膠密封，箱外四角用角鋼卡緊，并分別在上下用兩排(共8根)型鋼作用緊箍架箍緊，放置在由鋼板制定的底座上。
[0020]本發(fā)明漏沙裝置可以與固定架復(fù)合為一體，也可以是分體設(shè)置，模型箱是單獨設(shè)計，需要放置到漏沙裝置的正下方，本發(fā)明漏沙裝置和模型箱的位置設(shè)置只要能夠保證把漏沙裝置固定在模型箱的上部就能達到本發(fā)明的目的。
[0021]本發(fā)明漏沙裝置的上、下盤和模型箱的規(guī)格可以根據(jù)不同的使用需要進行選定，并不限于上述尺寸。
[0022]本發(fā)明的工作過程如下:將從現(xiàn)場取來的散土進行烘干并過5mm篩，將幾種土的土顆粒按照一定比例進行混合備用或者直接現(xiàn)場取土樣進行烘干備用。在土樣散落模型箱內(nèi)之前，預(yù)先在模型箱內(nèi)盛入高30-50cm的水。計算并稱取要生成一層土所需要的土顆粒重量，將其均勻平鋪在漏砂裝置的上盤上，不停地來回推動移動手柄，使土顆粒盡可能迅速完全地散落進模型箱內(nèi)，之后土顆粒進入水中并在自重作用下開始下沉。根據(jù)土粒在懸液中沉降的速度與粒徑的平方成正比的司篤克斯公式，最大的顆粒沉積在最下面，最小的顆粒沉積在最上面，由此可生成具有明顯層狀結(jié)構(gòu)的飽和土。該方法能夠較真實的模擬土的沉積過程。等到沉積箱中的水澄清以后，再緩慢注入一定的水，使水位高于土體層面30-50cm，再通過漏砂裝置向模型箱內(nèi)散入土顆粒進行沉積，生成新的一層層狀土，重復(fù)上面的步驟，可以生成多層層狀土。在試驗過程中，可以通過模型箱外側(cè)的刻度尺觀察沉積土層分層情況。沉積完成后排除模型箱內(nèi)上層多余的水后，在土層上覆蓋一塊帶有布滿密集漏沙孔的蓋板或者土層和鐵板之間放置一張濾紙，通過千斤頂對蓋板加壓以實現(xiàn)實際工程中不同深度處土層的上覆固結(jié)應(yīng)力。
[0023]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.層狀土模擬生成裝置，其特征在于:由漏沙裝置和模型箱構(gòu)成，所述漏沙裝置為漏沙盤，漏沙盤上設(shè)置有漏沙孔，在漏沙裝置正下方設(shè)置有模型箱，模型箱為一透明箱體。2.權(quán)利要求1所述的層狀土模擬生成裝置，其特征在于:所述漏沙盤為上下平行設(shè)置的上盤和下盤構(gòu)成，上盤和下盤上均設(shè)置有漏沙孔，且上盤和下盤上的漏沙孔相一致，下盤固定設(shè)置，上盤與下盤滑動連接。3.權(quán)利要求2所述的層狀土模擬生成裝置，其特征在于:上盤與下盤是軌道副連接。4.權(quán)利要求3所述的層狀土模擬生成裝置，其特征在于:在上盤與下盤軌道副之間還設(shè)置有滾珠。5.權(quán)利要求1所述的層狀土模擬生成裝置，其特征在于:所述上盤上設(shè)置有手柄，上盤四周設(shè)置有檔板，檔板相互連接構(gòu)成防漏裝置。6.權(quán)利要求1所述的層狀土模擬生成裝置，其特征在于:所述模型箱四側(cè)設(shè)置有刻度尺。7.權(quán)利要求1-6中任一項所述的層狀土模擬生成裝置，其特征在于:所述漏沙裝置和模型箱均設(shè)置在固定架內(nèi)，漏沙裝置設(shè)置在固定架的上部，在固定架的下方設(shè)置模型箱。8.根據(jù)利要求7所述的層狀土模擬生成裝置，其特征在于:所述摸型箱為有機玻璃箱，箱內(nèi)四周接縫處用密封膠密封，箱外四角用角鋼卡緊，再在模型箱四周用緊箍架加固。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的層狀土模擬生成裝置，其特征在于:在模型箱內(nèi)部底面平鋪一層透水石，并在透水石下方位置的箱體上設(shè)置排水閥門，模型箱放置在底座上。10.一種使用權(quán)利要求1-9中任一項所述的層狀土模擬生成裝置模擬生成層狀土的方法，其特征在于:包括以下步驟: a.將從現(xiàn)場取來的散土進行烘干并過l_5mm篩，將幾種土的土顆粒按照一定比例進行混合備用或者直接現(xiàn)場取土樣進行烘干備用； b.在土樣散落模型箱內(nèi)之前，預(yù)先在模型箱內(nèi)盛入高30-50cm的水； c.計算并稱取要生成一層土所需要的土顆粒重量，將其均勻平鋪在漏砂裝置的上盤上，不停地來回推動移動手柄，使土顆粒盡可能迅速完全地散落進模型箱內(nèi)； d.之后土顆粒進入水中并在自重作用下開始下沉，由此可生成具有明顯層狀結(jié)構(gòu)的飽和土 ； e.等到沉積箱中的水澄清以后，一層具有明顯層狀結(jié)構(gòu)的層狀土生成； f.再緩慢注入一定的水，使水位高于土體層面30-50cm，再向模型箱內(nèi)散入土顆粒進行沉積，生成新的一層層狀土，重復(fù)上面的步驟，生成多層層狀土。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種層狀土模擬生成方法及裝置，層狀土模擬生成裝置，由漏沙裝置和模型箱構(gòu)成，所述漏沙裝置為漏沙盤，漏沙盤上設(shè)置有漏沙孔，在漏沙裝置正下方設(shè)置有模型箱，模型箱為一透明箱體。還公開該層狀土模擬生成的方法，包括以下步驟：將從現(xiàn)場取來的散土，將其均勻平鋪在漏砂裝置的上盤上，不停地來回推動移動手柄，使土顆粒盡可能迅速完全地散落進模型箱內(nèi)；在土樣散落模型箱內(nèi)之前，預(yù)先在模型箱內(nèi)盛入高30-50cm的水，之后土顆粒進入水中并在自重作用下開始下沉，由此可生成具有明顯層狀結(jié)構(gòu)的飽和土。本發(fā)明是模擬自然界中沖積土層的生成系統(tǒng)。根據(jù)土粒在懸液中沉降的速度與粒徑的平方成正比的司篤克斯公式，最大的顆粒沉積在最下面，最小的顆粒沉積在最上面，由此可生成具有明顯層狀結(jié)構(gòu)的土層。
【IPC分類】G01N1/28, G01N33/24
【公開號】CN105258996
【申請?zhí)枴緾N201510721029
【發(fā)明人】黃志全, 楊永香, 畢慶濤, 孟令超, 賈景超, 宋日英
【申請人】華北水利水電大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月30日