一種針對軟土的雙層壁封閉式取土的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種針對軟土的雙層壁封閉式取土的裝置，外層取樣管與取土器接頭的下部相連接，外層取樣管與內(nèi)層取樣管接觸，內(nèi)層取樣管由五塊相同的長方形鋼板沿長邊接觸拼接，拼好后呈中空正五棱柱，嵌入外層取樣管，并一同固定在取土器接頭下部，配有一個提升桿、一個連接桿和一片斷土片，斷土片位于每塊鋼板的下端，為三角形帶刃鋼板，通過鉸鏈和內(nèi)層取樣管相連，活塞和活塞桿下端相連，取土器接頭位于裝置的最上部，通過銷子與外層取樣管、內(nèi)層取樣管連接固定，外層取樣管和內(nèi)層取樣管經(jīng)由螺絲與取土器接頭連接，提升桿在內(nèi)層取樣管內(nèi)側(cè)，提升桿固定在壁上。結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、取土質(zhì)量高，提高了采樣比。
【專利說明】一種針對軟土的雙層壁封閉式取土的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及土質(zhì)勘探【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種針對軟土的雙層壁封閉式取 土的裝置，適用于尾礦庫、水壩、建筑等巖土工程領(lǐng)域相關(guān)行業(yè)進(jìn)行I類軟土淤泥取樣，該 標(biāo)準(zhǔn)水平的試樣可為軟土的物理、力學(xué)試驗或土層劃分提供試驗樣本。

【背景技術(shù)】
[0002] 工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查研宄工作， 為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求與發(fā)展， 以及近年興建的各種大中型巖土工程項目的增多，對于新型取土器的研發(fā)已經(jīng)成為工程地 質(zhì)勘察領(lǐng)域工作者關(guān)心的重要問題。在地質(zhì)勘探中，要想取得土的各項物理力學(xué)特性指 標(biāo)，目前除了價格昂貴的原位測試外，主要還是依靠鉆探取樣后進(jìn)行室內(nèi)土工實驗。要 取得接近天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，關(guān)鍵在于提高取樣技術(shù)和使用先進(jìn)的取土器。取土器的好 壞，直接影響著取樣的擾動程度和取土的質(zhì)量，是分析土壤信息準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)保證。
[0003] 軟土是工程地質(zhì)勘察中經(jīng)常遇到的一種土類，軟土的主要特點是天然含水量高、 天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高、擾動性大、土層層狀分布復(fù)雜。在對有軟 土分布地層的巖土工程勘察中，常常需要對軟土的原狀樣取樣分析，以使試驗結(jié)果更加符 合天然土層的物理和力學(xué)特性。所謂原狀樣，是一種在取樣過程中未受外力擾動、保持原狀 結(jié)構(gòu)的土樣或巖樣樣品。絕對不擾動土樣僅存在于理論中，實際過程中總會有少許擾動，其 擾動程度可以從現(xiàn)場檢查、測定回收率、實驗評價等幾個方面予以鑒定。這種擾動會破壞軟 土的天然結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響到土體室內(nèi)測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，如何盡量減少軟土取土?xí)r對 土體的擾動是一個長期困擾業(yè)界的難題。
[0004] 歐美國家在取樣擾動的理論研宄方面開展得較早，也相對比較成熟，而日本主要 在原狀土取土器研制方面具有優(yōu)勢，目前我國廣泛應(yīng)用的薄壁取土器主要就是借鑒了日本 的相關(guān)經(jīng)驗。對于原狀土擾動的研宄，1948年第二屆國際土力學(xué)基礎(chǔ)工程會議是一個重要 的里程碑，在這次會議上，國際上的專家學(xué)者們對原狀土擾動達(dá)成了比較統(tǒng)一的認(rèn)識。在上 世紀(jì)五十年代成立的取土器研宄專門委員會曾對鉆孔取土技術(shù)進(jìn)行專業(yè)的研宄，并研制出 多種新型的取土器，為原狀土取土器的進(jìn)一步發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。
[0005] 當(dāng)前在巖土工程勘察中使用的原狀土取土器已有很多種類，如薄壁式取土器、厚 壁式取土器、環(huán)刀式取土器等，其中薄壁式取土器壁厚僅1.25- 2. 00mm，一般由取土裝置、 吸附裝置、提升-卡放裝置構(gòu)成，取樣擾動小，質(zhì)量高，在巖土勘察領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。存在的主 要問題是，薄壁式取土器在取樣后多采用拔斷或者扭斷的方式使試樣土與底土分離，這樣 不僅易對試樣造成擾動，且易造成下部土體脫落，降低采樣比；同時，取土器在向上提取試 樣時完全靠土樣和管壁的摩擦力來維持土樣，也會對土樣造成一定的擾動；將土提到地面 后，把試樣從管壁中推出的過程，由于土與管壁的接觸摩擦，又會造成土體的二次擾動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型的目的是在于提供了一種針對軟土雙層壁封閉式取土的裝置，該裝置 結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)久耐用、操作方便、穩(wěn)定可靠、取土質(zhì)量高，能減少試樣土與底土分離造成的擾 動，并避免了將試樣從管壁中推出時造成的二次擾動，同時在提土?xí)r封閉管口，提高了采樣 比。其顯著效果是極大地提高了軟土的采取率，減少取樣過程中的擾動指數(shù)，尤其適用于原 狀軟土的取樣，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0007] 為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：
[0008] 為了克服常規(guī)取土器在軟土取樣時易受擾動和易逃土的缺點和不足，有必要設(shè)計 一種封閉式的、采樣比高的、擾動性小且裝置簡單、經(jīng)濟(jì)可行的取土的裝置，用于解決軟土 取土?xí)r對土體的擾動和上提取土器時下部土體脫落，采樣比低的技術(shù)問題，為研宄原狀土 特性及土木工程的評價工作提供一種試驗手段和技術(shù)支持。
[0009] 一種針對軟土的雙層壁封閉式取土裝置，包括外層取樣管、內(nèi)層取樣管、斷土片、 提升桿、連接桿、活塞、活塞桿、銷子及取土器接頭。其連接關(guān)系是：外層取樣管為鋼質(zhì)整體 中空正五棱柱形管狀鑄造，采用連接銷子固定于取土器接頭上。外層取樣管位于裝置的最 外層，與內(nèi)層取樣管貼壁接觸。外層取樣管總長度超過內(nèi)取樣管長度的3cm?5cm，每面分 布有三個銷子孔洞，外層取樣管和內(nèi)層取樣管經(jīng)由銷子連接，經(jīng)由銷于孔洞內(nèi)的銷子和內(nèi) 層取樣管連接；內(nèi)層取樣管由五塊相同的長方形鋼板沿其長邊接觸拼接而成，拼好后也呈 中空正五棱柱形，且恰好能內(nèi)嵌于外層取樣管內(nèi)，并一同固定在取土器接頭下部，活塞可沿 內(nèi)層取樣管內(nèi)壁上下接觸滑動。內(nèi)層取樣管每塊鋼板上均留有三個銷子孔洞，與外層取樣 管上的孔洞相通。內(nèi)層取樣管每塊鋼板均配有提升桿、連接桿和斷土片（見圖2)，內(nèi)層取樣 管內(nèi)壁沿軸向有凸出的通孔結(jié)構(gòu)，提升桿穿過通孔結(jié)構(gòu)與連接桿相連接，連接桿通過斷土 片鋼板內(nèi)側(cè)中心位置的鉸接約束鉸接于斷土片，斷土片通過鉸鏈相連于內(nèi)層取樣管每塊鋼 板的下端；斷土片為三角形帶刃鋼板，可隨著提升桿的上升而向內(nèi)收攏；連接桿為鋼質(zhì)細(xì) 桿，下端鉸接于斷土片，連接桿上端鉸接于提升桿，起到連接斷土片和提升桿的作用；提升 桿為鋼質(zhì)桿狀，作用類似插銷，上部為彎折狀，提升桿下部與提升桿鉸接，通過內(nèi)層取樣管 鋼板上的通孔結(jié)構(gòu)限制水平運(yùn)動并可上下升降；活塞和活塞桿下端相連，緊貼內(nèi)層取樣管， 邊緣留有讓提升桿和通孔結(jié)構(gòu)通過的小孔，可在內(nèi)層取樣管內(nèi)壁上下運(yùn)動；取土器接頭位 于取土器的最上部，設(shè)有排氣孔，通過銷子與外層取樣管、內(nèi)層取樣管上部連接固定，取土 器接頭中心部位預(yù)留孔洞，活塞桿穿過此孔洞與活塞連接。
[0010] 上述雙層壁封閉式取土器，其特點是：外層取樣管和內(nèi)層取樣管經(jīng)由銷子與取土 器接頭連接，下樣時外層取樣管沿軸向向下抽出，內(nèi)層取樣管沿徑向向外剝離，其有益效果 是，通過拆卸取樣管將土取出，不會對土樣產(chǎn)生二次擾動。
[0011] 上述雙層壁封閉式取土器，其特點是：提升桿4通過一個連接桿與斷土片連接，斷 土片為等邊三角形，可繞一邊在軸向方向自由轉(zhuǎn)動，端部帶刃，其有益效果是，可以讓提升 桿和斷土片聯(lián)動，實現(xiàn)斷土和封閉端口的作用。
[0012] 上述雙層壁封閉式取土器，其特點是：整個裝置為正五棱柱形，其有益效果是，與 圓柱相比，斷土片更容易緊貼壁面。
[0013] 上述雙層壁封閉式取土器，其特點是：在活塞與提升桿接觸后，提升桿與活塞聯(lián) 動，其有益效果是，結(jié)構(gòu)簡單，不需要另外添加專門的動力裝置。
[0014] 上述雙層壁封閉式取土器，其特點是：提升桿在內(nèi)層取樣管內(nèi)側(cè)，在活塞運(yùn)動到一 定位置時和活塞聯(lián)動，其有益效果是，相較于提升桿設(shè)在內(nèi)層取樣管外側(cè)，更便于提升桿和 活塞直接接觸。
[0015] 上述雙層壁封閉式取土器，其特點是：每層薄壁取樣管的厚度約為1. 00-1. 25mm， 兩層取樣管的總厚度約為2. 00-2. 50_。
[0016] 上述取土器特點是：提升桿上升距離I1、連接桿長度I2和斷土片兩個約束間的垂 直距離I3滿足關(guān)系式

【權(quán)利要求】
1. 一種針對軟±的雙層壁封閉式取±的裝置，包括外層取樣管（1)、提升桿（4)、連接 桿（5)、活塞（6)、活塞桿（7)、取±器接頭（9)，其特征在于；外層取樣管（1)為鋼質(zhì)整體中 空正五棱柱形管狀，外層取樣管（1)與取±器接頭（9)的下部相連接，位于裝置的最外層， 外層取樣管（1)與內(nèi)層取樣管（2)接觸，每面均留有=個銷子（8)孔洞，長度超過內(nèi)層取樣 管（2)，外層取樣管（1)和內(nèi)層取樣管（2)經(jīng)由銷子（8)連接，內(nèi)層取樣管（2)由五塊相同的 長方形鋼板沿長邊接觸拼接，拼好后呈中空正五棱柱，嵌入外層取樣管（1)，并一同固定在 取±器接頭（9)下部，每塊鋼板上均留有=個銷子（8)孔洞，下端設(shè)較鏈，內(nèi)壁有凸出的通 孔結(jié)構(gòu)，并配有一個提升桿（4)、一個連接桿（5)和一片斷±片（3)，斷±片（3)位于每塊鋼 板的下端，為=角形帶刃鋼板，通過較鏈和內(nèi)層取樣管（2)相連，活塞（6)和活塞桿（7)下 端相連，取±器接頭（9)位于裝置的最上部，設(shè)有排氣孔，通過銷子（8)與外層取樣管（1 )、 內(nèi)層取樣管（2)連接固定，外層取樣管（1)和內(nèi)層取樣管（2)經(jīng)由螺絲與取±器接頭（9)連 接，提升桿（4)在內(nèi)層取樣管（2)內(nèi)側(cè)，提升桿（4)固定在壁上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對軟±的雙層壁封閉式取±的裝置，其特征在于：所 述的連接桿（5)為鋼質(zhì)細(xì)桿，連接桿（5)下端較接斷±片（3)，上端較接提升桿（4)，提升桿 (4)為鋼質(zhì)桿，其上部為彎折狀，下部與提升桿較接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對軟±的雙層壁封閉式取±的裝置，其特征在于：所 述的斷±片（3)為等邊S角形。
【文檔編號】G01N1/08GK204228453SQ201420757585
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】張超, 巫尚蔚, 張修照, 杜艷強(qiáng), 楊春和, 李浩然, 李小生, 龍學(xué)軍, 胡曉明, 王光進(jìn), 劉海明 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所