试分析岩土工程教学中土工离心机的运用
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摘要 ：本 文根据岩 土工程教学的 实际情况 ，并结合物理模 拟的独特优 势，对岩 土工程教 学中土工 离心机的运用进行 了详 细的分
析 ，以期能够提 高学生的学习兴趣 ，增强 学生的直观认识。
关键 词：岩 土工程 ；教 学；土工 离心机 ；运用
在岩土工程行业 中，有效运用 土工 离心机不仅可以深入研究岩土工程 ，而且 还能够有效解决 工程 问题 。土工离心机试验主要是在高速旋转 的离 心机 中设置土 工模型 ，由于模 型在 离心 与加速的双重作用下 ，将会对 因模型尺寸变小 而导致 土 体 自重损失而进行补偿 ，帮助模 型恢复到合理的应力状态 。离心机 的模 拟实验 能 够在试验时间较短 、模型尺寸减少的情况 ，对各种工程情况进行科学的模拟 。 以通 过该 窗 口对土体侧 向变形情况进行观察。 （ ４ ） 实验设计 ： 该实验设计 了整套机载模拟装置 ， 并 以此对水位升降进行有 效控制。在模型边坡 的上游地方设置 了入水管 ，将水 直接导人边 坡模 型下铺设 的 粗砂 导水层之中。Ｚ Ｊ ｕ —４ ｏ ｏ 的离心机带有供水 系统 ，可 以提供水源 ，进水速度由 进水 阀进行调节。边坡下游设置排水管 出水 口，通 过相关 的计算 ，合理确定排水 管直径。在试验中 ，应该先用气缸对排水管顶部管 口 进行封 闭，通 过进水管 ，向 里面缓慢注水 ，以此逐渐提高水位 ，当水位达 到边坡上游 的高度后，启 动气 缸 ， 致使水位突降。在释放水 的过程 中，应该设计一个 隔水机构 ， 其 主要 目的在于为 了能够避免降水直接排放早离心机实验舱 。 在该机构将模 型箱分为 了上层和小层 ， 并采 用密封圈 ，避免边缝 出现渗水 的现象 ，直接将 释放的水排人 到模 型箱 的下部 分。 （ ５ ） 实验步骤 ：在实验过程 中，离心机达到实验设计 的加速度后 ，需要等待 定 的时间 ， 待模型稳定后再对模型箱注水。注水 的时候 ，应该对原型进行模拟 ， 采用 分级注入的手段 ，分五次进行 ， 经过周密的计算 ， 确定加水的速度是 １ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ， 当每次注水 完成后需要 ５分钟 的时间进行观察 。模型箱内的水位与坡顶 高度相差 无几的时候 ，启动气缸 ，拔掉排水管塞子 ，使模 型箱 中的水快 速排 人到模 型箱 的 下层。在此过程 中，需要采用孔 隙水压力计对 孔压变化进行 观测 ，通过图像 采集 系统懂有机玻璃窗口管擦 土体 的变化情况 。 （ ６） 实 验结果 ： 如图２ 所示 ，在图中可以观察 到由于水位突降 ，导致坡顶 出 现许 多裂纹 ， 其 中有几条属 于贯穿性的裂缝 ，与图 １比较相近。该滑坡 主要是属 于牵引式滑坡 ，在变形 中主要是 由前 向后进行 的。由此可知 ， 离 心模 型实验能够 对岩土的破坏和变形 问题进行较好 的模拟 ，能够有效解决岩土工程 问题 。
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ 研 究探讨 ３ ３
试分析岩土工程教学中土工离心机的运用
蒋春霞 （ 常Ｉ ・ ｉ ， ｌ 工程职 业技 术学院 ２ １ ３ １ ６ ４）
中图分 类号 ：Ｇ ３ ２ ２ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 １ ０ ０ ７ － ６ ３ ４ ４（ ２ ０ １ ６ ）０ ９ － ０ ３ ３ ５ － ０ １
一
一
、
传统教学模式Байду номын сангаас在 的问题及物理模型试验 的优
，Ｉ＇ ’
占
（ 一 ）传统教学模式存在的问题分析 力学在岩土工程教学 中，具有 十分重要 的位置。本文以土力学为例 ，对传统 教学模式 中存在 的问题进行 了分析。在实际中 ，土主要是 由三相物质组 成，同时 具备颗粒离散性质 。土力学 首先假设一个 条件 ，随后将塑形力学 、水力 学、弹性 力学等方面的知识和方法运用 到假设条件中进行演练 ，因此使得土力学具有知识 范围较广 、连续性差 的特点 。若 只是单 纯的将相关知识灌输给学生 ，学 生在学 习 上将 会存在着很大 的难度 。近几 年来 ，虽然随着教育制度的不断改革 ，岩 土工程 的教学得到 了显著 的改善 ，但 是由于在长期传统思维的影响下 ，试验教 学依然 比 较薄弱 。同时 ，课堂教学 与实验教学相互 脱节 ，教师无法将理论知识 与实验教学 有 效结合在一起 。在实验教学 过程 中，教师主要是以验证性为主 ，按照 固定 的模 式 进行 ，忽视学生创新能力 的培养 ，同时再 加上岩土工程课程难度较大 ，学生 的 自信心不高 ，因此降低 了学生 的学 习兴趣 ，学生无法正确认识到实验 目的，一般 都 是按照书本上的过程和步骤进 行试 验，无法充分掌握实验过程和实验原理 。 （ 二 ）物理模型试验的优点 实验教学不 仅能够帮助学 生树立 团队意识 ， 而且还能够提高学生的动手能力 、 思考 能力、沟通能力等 。而物理模型试验的优点主要包括有以下 四个方面的内容 ： 首 先 ，物理模型能够将岩土 的复杂土体 、非 线性的内在现象 以及肌理形象 的演示 出来。 由于这些肌理 和现象是 比较抽象 的 ，学生难以想象和难 以掌握 。而物理模 型能够将这些形象演示 出来 ，学 生通过 直观感受 ，便能够轻易理解和掌握相应 的 知 识 ；其次 ，物理模型试验能够 帮助学生 直接观察到缩尺岩土系统 ，这样有利 于 培养 学生针对于该系统 内在肌理 的直觉 ；再 次 ，通过物理模型试验 ，学生 可以对 土体 的破 坏现象 进行 直接的观察 ， 而这些现象在土力学单元试验中是无法完成的 ， 这 样便于学生理解 ；最后 ，根据 物理模 型试验现象以及分析 ，学生可 以对 土体 的 实 际表现与 自身预期之间 的差异进 行合理 的评价。经过科学研究证 明，将物理模 型试 验与传统教学手段有效结合在 一起 ，不仅可以帮助学生理解相关 的知识 ，加 深学 生的印象 ，而且还能够提高学 生学 习兴趣 。此外 ，还可以让学生正确认识到 有效 运用离心机 ，可 以从很大程 度上解决 工程问题 ，以此推动土工离心机在岩 土
析 ，以期能够提 高学生的学习兴趣 ，增强 学生的直观认识。
关键 词：岩 土工程 ；教 学；土工 离心机 ；运用
在岩土工程行业 中，有效运用 土工 离心机不仅可以深入研究岩土工程 ，而且 还能够有效解决 工程 问题 。土工离心机试验主要是在高速旋转 的离 心机 中设置土 工模型 ，由于模 型在 离心 与加速的双重作用下 ，将会对 因模型尺寸变小 而导致 土 体 自重损失而进行补偿 ，帮助模 型恢复到合理的应力状态 。离心机 的模 拟实验 能 够在试验时间较短 、模型尺寸减少的情况 ，对各种工程情况进行科学的模拟 。 以通 过该 窗 口对土体侧 向变形情况进行观察。 （ ４ ） 实验设计 ： 该实验设计 了整套机载模拟装置 ， 并 以此对水位升降进行有 效控制。在模型边坡 的上游地方设置 了入水管 ，将水 直接导人边 坡模 型下铺设 的 粗砂 导水层之中。Ｚ Ｊ ｕ —４ ｏ ｏ 的离心机带有供水 系统 ，可 以提供水源 ，进水速度由 进水 阀进行调节。边坡下游设置排水管 出水 口，通 过相关 的计算 ，合理确定排水 管直径。在试验中 ，应该先用气缸对排水管顶部管 口 进行封 闭，通 过进水管 ，向 里面缓慢注水 ，以此逐渐提高水位 ，当水位达 到边坡上游 的高度后，启 动气 缸 ， 致使水位突降。在释放水 的过程 中，应该设计一个 隔水机构 ， 其 主要 目的在于为 了能够避免降水直接排放早离心机实验舱 。 在该机构将模 型箱分为 了上层和小层 ， 并采 用密封圈 ，避免边缝 出现渗水 的现象 ，直接将 释放的水排人 到模 型箱 的下部 分。 （ ５ ） 实验步骤 ：在实验过程 中，离心机达到实验设计 的加速度后 ，需要等待 定 的时间 ， 待模型稳定后再对模型箱注水。注水 的时候 ，应该对原型进行模拟 ， 采用 分级注入的手段 ，分五次进行 ， 经过周密的计算 ， 确定加水的速度是 １ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ， 当每次注水 完成后需要 ５分钟 的时间进行观察 。模型箱内的水位与坡顶 高度相差 无几的时候 ，启动气缸 ，拔掉排水管塞子 ，使模 型箱 中的水快 速排 人到模 型箱 的 下层。在此过程 中，需要采用孔 隙水压力计对 孔压变化进行 观测 ，通过图像 采集 系统懂有机玻璃窗口管擦 土体 的变化情况 。 （ ６） 实 验结果 ： 如图２ 所示 ，在图中可以观察 到由于水位突降 ，导致坡顶 出 现许 多裂纹 ， 其 中有几条属 于贯穿性的裂缝 ，与图 １比较相近。该滑坡 主要是属 于牵引式滑坡 ，在变形 中主要是 由前 向后进行 的。由此可知 ， 离 心模 型实验能够 对岩土的破坏和变形 问题进行较好 的模拟 ，能够有效解决岩土工程 问题 。
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ 研 究探讨 ３ ３
试分析岩土工程教学中土工离心机的运用
蒋春霞 （ 常Ｉ ・ ｉ ， ｌ 工程职 业技 术学院 ２ １ ３ １ ６ ４）
中图分 类号 ：Ｇ ３ ２ ２ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 １ ０ ０ ７ － ６ ３ ４ ４（ ２ ０ １ ６ ）０ ９ － ０ ３ ３ ５ － ０ １
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传统教学模式Байду номын сангаас在 的问题及物理模型试验 的优
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占
（ 一 ）传统教学模式存在的问题分析 力学在岩土工程教学 中，具有 十分重要 的位置。本文以土力学为例 ，对传统 教学模式 中存在 的问题进行 了分析。在实际中 ，土主要是 由三相物质组 成，同时 具备颗粒离散性质 。土力学 首先假设一个 条件 ，随后将塑形力学 、水力 学、弹性 力学等方面的知识和方法运用 到假设条件中进行演练 ，因此使得土力学具有知识 范围较广 、连续性差 的特点 。若 只是单 纯的将相关知识灌输给学生 ，学 生在学 习 上将 会存在着很大 的难度 。近几 年来 ，虽然随着教育制度的不断改革 ，岩 土工程 的教学得到 了显著 的改善 ，但 是由于在长期传统思维的影响下 ，试验教 学依然 比 较薄弱 。同时 ，课堂教学 与实验教学相互 脱节 ，教师无法将理论知识 与实验教学 有 效结合在一起 。在实验教学 过程 中，教师主要是以验证性为主 ，按照 固定 的模 式 进行 ，忽视学生创新能力 的培养 ，同时再 加上岩土工程课程难度较大 ，学生 的 自信心不高 ，因此降低 了学生 的学 习兴趣 ，学生无法正确认识到实验 目的，一般 都 是按照书本上的过程和步骤进 行试 验，无法充分掌握实验过程和实验原理 。 （ 二 ）物理模型试验的优点 实验教学不 仅能够帮助学 生树立 团队意识 ， 而且还能够提高学生的动手能力 、 思考 能力、沟通能力等 。而物理模型试验的优点主要包括有以下 四个方面的内容 ： 首 先 ，物理模型能够将岩土 的复杂土体 、非 线性的内在现象 以及肌理形象 的演示 出来。 由于这些肌理 和现象是 比较抽象 的 ，学生难以想象和难 以掌握 。而物理模 型能够将这些形象演示 出来 ，学 生通过 直观感受 ，便能够轻易理解和掌握相应 的 知 识 ；其次 ，物理模型试验能够 帮助学生 直接观察到缩尺岩土系统 ，这样有利 于 培养 学生针对于该系统 内在肌理 的直觉 ；再 次 ，通过物理模型试验 ，学生 可以对 土体 的破 坏现象 进行 直接的观察 ， 而这些现象在土力学单元试验中是无法完成的 ， 这 样便于学生理解 ；最后 ，根据 物理模 型试验现象以及分析 ，学生可 以对 土体 的 实 际表现与 自身预期之间 的差异进 行合理 的评价。经过科学研究证 明，将物理模 型试 验与传统教学手段有效结合在 一起 ，不仅可以帮助学生理解相关 的知识 ，加 深学 生的印象 ，而且还能够提高学 生学 习兴趣 。此外 ，还可以让学生正确认识到 有效 运用离心机 ，可 以从很大程 度上解决 工程问题 ，以此推动土工离心机在岩 土