直接用于原狀土試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)取土器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及取土器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種直接用于原狀土試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)取土 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 土的動(dòng)力特性試驗(yàn)是獲得土的動(dòng)強(qiáng)度、動(dòng)變形和動(dòng)孔壓特性、振動(dòng)液化特性以及 動(dòng)應(yīng)力一動(dòng)應(yīng)變關(guān)系的主要手段，對(duì)建構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)與研究具有重要意義。室內(nèi)土動(dòng)力 特性試驗(yàn)主要有動(dòng)三軸試驗(yàn)、共振柱試驗(yàn)等，土試樣一般為圓柱狀，試樣直徑為50mm、 39.1mm等，試樣高度為直徑的2-2.5倍。對(duì)原狀土試樣的制備要求土樣品質(zhì)量等級(jí)為1:級(jí)的 原狀試樣。對(duì)砂土的動(dòng)力特性試驗(yàn)而言，目前工程上常常用砂土重塑試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)來(lái) 近似砂土原狀試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)，由于重塑試樣破壞了砂土的原狀結(jié)構(gòu)，其試驗(yàn)結(jié)果并不 能夠完全代表砂土原狀試樣動(dòng)力特性。目前，難以普遍開展砂土原狀試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)工 作的原因之一是傳統(tǒng)取土器在鉆孔中采集滿足砂土原狀試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)要求的砂土 I級(jí) 原狀試樣存在困難。
[0003] 基于砂土原狀試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)對(duì)砂土 I級(jí)原狀試樣的要求，傳統(tǒng)取土器存在以 下不足之處：（1)目前能夠在鉆孔中采集砂土I級(jí)原狀樣品的取土器有薄壁取土器和回轉(zhuǎn)取 土器等，傳統(tǒng)取土器(參見(jiàn)《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程(JGJ/T87-2012)》），它們采 集的砂土樣品尺寸比用于土動(dòng)力特性試驗(yàn)的砂土試樣尺寸大，需要在實(shí)驗(yàn)室對(duì)砂土樣品進(jìn) 行切削等加工來(lái)制備試樣;然而，由于砂土樣品穩(wěn)定性極差，在切削等試樣加工制備過(guò)程中 極易擾動(dòng)砂土樣品原狀結(jié)構(gòu)，甚至使砂土樣品坍塌損壞，顯然，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)切削由上述 傳統(tǒng)取土器采集的砂土原狀樣品來(lái)制備砂土I級(jí)原狀試樣是困難的；（2)如果將上述傳統(tǒng)的 薄壁取土器或回轉(zhuǎn)取土器的尺寸（直徑）簡(jiǎn)單地縮小到與土動(dòng)力特性試驗(yàn)土試驗(yàn)尺寸（直 徑）相一致，則傳統(tǒng)取土器內(nèi)部空間也變得狹小，傳統(tǒng)的球閥式、活閥式等取土器上部封閉 裝置尺寸也變得狹小，在取土器下壓取土?xí)r，取土器內(nèi)部泥渣排泄不暢，這時(shí)就存在泥渣擠 壓和擾動(dòng)取土器內(nèi)土試樣的問(wèn)題；（3)若將上述傳統(tǒng)取土器的尺寸(直徑）簡(jiǎn)單地縮小到與 土動(dòng)力特性試驗(yàn)土試驗(yàn)尺寸(直徑)相一致，還存在的問(wèn)題是:對(duì)無(wú)內(nèi)襯取土器(例如薄壁取 土器、單動(dòng)二重管取土器、雙動(dòng)二重管取土器等）而言，在將砂土原狀試樣從傳統(tǒng)的取土管 中取出時(shí)無(wú)法保證不破壞砂土試樣的原狀結(jié)構(gòu);對(duì)有內(nèi)襯取土器(例如單動(dòng)三重管取土器、 雙動(dòng)三重管取土器等）而言，在將砂土原狀試樣從傳統(tǒng)的內(nèi)襯中取出時(shí)無(wú)法保證不擾動(dòng)砂 土試樣的原狀結(jié)構(gòu)；（4)傳統(tǒng)的內(nèi)環(huán)刀取砂器也可以采集砂土I級(jí)原狀樣品（參見(jiàn)《建筑工程 地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程(JGJ/T87-2012)》），這種方式采集的試樣一般是帶著環(huán)刀直接進(jìn) 行相關(guān)試驗(yàn)的，一般不需要將試樣從環(huán)刀內(nèi)取出來(lái)再安裝到儀器上進(jìn)行試驗(yàn)，而土動(dòng)力特 性試驗(yàn)要求必須將試樣從環(huán)刀內(nèi)取出來(lái)再安裝到儀器上，由于環(huán)刀的高度僅為20-40mm， 若增加環(huán)刀的高度到80-100 mm以滿足土動(dòng)力特性試驗(yàn)的試樣高度的要求，則在不擾動(dòng)砂 土試樣的前提下，將砂土試樣從高度達(dá)80-100 mm的環(huán)刀內(nèi)取出來(lái)是困難的；因此，傳統(tǒng)的 內(nèi)環(huán)刀取砂器采集的砂土原狀樣品不滿足實(shí)驗(yàn)室內(nèi)砂土原狀試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)對(duì)試樣的 要求。
[0004] 授權(quán)公告號(hào)為CN201678994U的中國(guó)實(shí)用新型專利《一種內(nèi)襯式薄壁靜動(dòng)三軸取 土器》（【申請(qǐng)?zhí)枴?01020140747.4)，披露了一種在尾礦砂層中能夠采集靜、動(dòng)三軸試驗(yàn)I級(jí) 原狀樣品的取土器，其內(nèi)襯內(nèi)徑與靜、動(dòng)三軸試驗(yàn)試樣外徑是一致的，內(nèi)襯內(nèi)置于取土管 內(nèi)。該專利認(rèn)為取土器提出地表后將內(nèi)襯取出密封（邊拔邊滑動(dòng)固定環(huán)以保持內(nèi)襯形狀） 即可獲得實(shí)驗(yàn)室直接裝機(jī)的靜、動(dòng)三軸試驗(yàn)I級(jí)原狀試樣。該取土器存在以下不足之處： (1)沒(méi)有介紹如何在不擾動(dòng)試樣的前提下將砂土原狀試樣從內(nèi)襯中取出來(lái)安裝到靜、動(dòng)三 軸試驗(yàn)儀器上，如果采用常用的鍍鋅鐵皮內(nèi)襯，則內(nèi)襯剛度低，易變形，不能保障砂土試樣 直徑等尺寸精度和試樣表面光滑，不能保障內(nèi)襯中的砂土樣品在取樣和運(yùn)輸過(guò)程中不受擾 動(dòng);如果采用塑料管、酚醛層壓紙管或其他較硬材質(zhì)的內(nèi)襯，在砂土樣品從內(nèi)襯中取出的過(guò) 程中不能保障不受擾動(dòng)；（2)內(nèi)襯的設(shè)置增加了取土器管狀結(jié)構(gòu)的整體厚度，從而增加了取 砂土過(guò)程中對(duì)砂土原狀結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種直接用于原狀 土試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)取土器，可有效解決現(xiàn)有取土器采集的砂土 I級(jí)原狀試樣在實(shí)驗(yàn)室內(nèi) 加工制備時(shí)的困難和容易擾動(dòng)砂土樣品原狀結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，上外筒的上端內(nèi)壁上有第一母螺紋，上外筒的下端和 下外筒的上端旋裝在一起，下外筒的兩側(cè)開有豎向的滑槽，上外筒下部?jī)?nèi)的彈簧自由端壓 裝在下外筒內(nèi)的內(nèi)筒頂部凹槽內(nèi)，內(nèi)筒頂部?jī)蓚?cè)對(duì)稱設(shè)有伸出滑槽外側(cè)的側(cè)耳，側(cè)耳下方 在內(nèi)筒兩側(cè)開有和滑槽相對(duì)應(yīng)的軟管孔，上外筒、下外筒和內(nèi)筒構(gòu)成排泥開關(guān)，內(nèi)筒的下端 旋裝在廢土管上端;廢土管的結(jié)構(gòu)是，廢土筒的筒頂上有直徑小于廢土筒內(nèi)徑的排泥孔，排 泥孔內(nèi)設(shè)有第二母螺紋，排泥管接頭為外壁上有第一公螺紋的上下開口的筒狀體，排泥管 接頭的下端經(jīng)第一公螺紋和排泥孔的第二母螺紋咬合，呈T型的排泥管的下端套裝在排泥 管接頭的上端外周，排泥管和排泥管接頭的接合處經(jīng)螺母固定，排泥管為軟管，作為將廢土 筒內(nèi)的泥漿、渣土、空氣向外排泄的通道;排泥管的上部?jī)啥碎_口分別經(jīng)軟管孔和滑槽伸出 下外筒兩側(cè)，構(gòu)成內(nèi)筒帶動(dòng)廢土管沿滑槽上下滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，廢土管的下端與取土管的上端連 接，取土管的下端和管靴的上端連接;使用時(shí)，上外筒的上端經(jīng)第一母螺紋和鉆桿連接，下 壓采集砂土原狀試樣時(shí)，排泥管通過(guò)軟管孔、滑槽伸出取土器(本發(fā)明）外部，取土器內(nèi)的泥 漿、渣土、空氣通過(guò)廢土管及排泥管排出到取土器外；鉆桿向上提升時(shí)，內(nèi)筒的側(cè)耳在重力 和彈簧回彈力的作用下相對(duì)下外筒沿著滑槽向下移動(dòng)到滑槽底部，側(cè)耳下擠壓排泥管，從 而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉排泥管的作用，在整個(gè)鉆桿提升過(guò)程中，側(cè)耳始終下壓著排泥管，由于排泥 管為軟管，在側(cè)耳與滑槽底部擠壓下，排泥管封閉效果良好，使取土器內(nèi)部形成局部負(fù)壓， 從而增加了取土器內(nèi)砂土原狀試樣的穩(wěn)定性，減少砂土原狀試樣下滑掉入鉆孔中的情況； 廢土筒頂部帶排泥管，解決了在廢土管內(nèi)部空間狹?。▋?nèi)徑較小)時(shí)，在取土器下壓采集砂 土原狀試樣過(guò)程中，廢土管內(nèi)部的泥漿、渣土、空氣可以通過(guò)排泥管順暢地排泄到取土器 外，避免了排泄不暢時(shí)對(duì)砂土原狀試樣施加壓力而引起砂土原狀試樣的擾動(dòng)。
[0007] 本發(fā)明提供了一種直接用于原狀土試樣動(dòng)力特性試驗(yàn)取土器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，裝卸 方便，采集的砂土 I級(jí)原狀試樣不用在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行切削等加工制備