CN101629876A - 用于淤泥堆场和吹填场地的压入式转叶取样器及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于在淤泥场地或吹填场地获取含水率偏高的软土或者淤泥原状样的压入式转叶取样器结构以及安装使用方法，能够针对淤泥堆场和吹填场地在深度方向上出现的稀软流态土质情况进行取样。其整体结构是由以下几个独立部件拼装而成的：护样筒、单元隔板、单元转叶片、曲轴把手杆，拼装成的整体结构包含3个部分：转叶室、取样室、带转叶片的旋转中轴。本发明采用模块化设计，可以控制取样隔断的长度，控制取样区间的大小和精度。使用时设备简单，轻质，操作简便，效率高，取样成本低。

Description

用于淤泥堆场和吹填场地的压入式转叶取样器及取样方法

技术领域

本发明涉及一种在淤泥堆场和吹填造陆场地中使用的便携式原位高含水率软土或者淤泥原状样取样器以及取样方法，是特别针对于淤泥堆场和吹填场地在深度方向上出现的稀软流态土质情况而设计的轻型原位测试仪器，属于岩土工程及环境工程等相关技术领域。

背景技术

在河道疏浚清淤工程和围海造田工程中，都会遇到高含水率土体的吹填固结问题。对于吹填了高含水率淤泥的场地来说，若是场地的排水不畅或是吹填土体粘粒含量较高，则固结沉降将是一个漫长的过程。在这个漫长的过程当中，经过长时间的风吹日晒表面蒸发，在吹填土层表面会形成一层较厚的硬壳层，夹杂着草本植物的根茎残渣，使得表层土具有一定的表观强度，但是大多数工程监测结果表明，在地下一定深度处土体仍然保持着很高的含水率，甚至是一种接近初始状态的半流体形态；虽然表层土体具有一定的强度并且可以行人，但是对于一些小型的钻探机械都很难进入场地，更不用提大型机械了。对于急于用地开展进一步工程的项目和尽快复耕的征地工程来说，吹填场地岩土勘察的难以进行是制约性的问题。常规的钻探取样方法不适用于淤泥吹填场地，一是由于钻探机械太重，淤泥表面承受不了这样的重量，二是即使能取出整体性试样，也会在运输过程中发生流动而破坏原有的结构特征。加上一些常用的具有较好可靠性和准确性的原位土工试验，如标准贯入试验、十字板试验、静力触探等都需要前期的工程地质勘探。故急需开发出一种轻型的在淤泥堆场和吹填场地中能够在稀软流动的淤泥层中取得原状不扰动样的便携式取样仪器，以解决工程中实际的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出1种可以在淤泥堆场和吹填场地稀软泥层中进行钻探取样的便携式多功能取样器以及相应的取样方法，以解决在其他大型钻探机械无法进入场地时的取样作业问题，给出取样结果，为工程提供可靠的地质资料。本发明的主要适用地质场所是淤泥堆场和淤泥吹填场地，其下具有稀软淤泥层，并且承载力薄弱。

本发明的解决方案

本发明提出了一种用于在淤泥堆场或吹填场地获取高含水率软土或者淤泥原状样的压入式转叶取样器，其整体结构是由以下几个独立部件拼装而成的：护样筒、单元隔板、单元转叶片、曲轴把手杆，拼装成的整体结构包含3个部分：转叶室、取样室、带转叶片的旋转中轴。

其中1)护样筒是硬质材料制成的圆筒状容器，圆筒内壁留有2条隔板插槽，从顶部一直贯穿到底部，2条插槽将圆筒周长划分成两段弧长不等的圆弧，较长的称为封闭弧长，较短的称为开口弧长，在护样筒靠近底端的部位，较长圆弧对应的那部分筒壁逐渐向内收缩封闭，到筒底时，筒底截面刚好剩下较小弧长对应的扇形开口，护样筒外侧还刻有尺寸刻度，以监测取样器插入土体的深度；

其中2)单元隔板是由中心一根细圆管外部焊接两块呈90°～180°角度张开的硬质片构成的，硬质片刚好可以插到护样筒的隔板插槽内；

其中3)单元转叶片是扇形片，扇形片对应的圆心处开有方形小孔，扇形对应的弧长为封闭弧长，其小孔的尺寸与曲轴把手杆相配套，保证能套入曲轴把手杆，且紧密没有相对转动；

其中4)曲轴把手杆是一端带有曲柄的，截面为方形的细长杆，其能够自由顺畅地插入单元隔板中的小圆管内转动；但是与单元转叶片的方孔紧密贴合，不能相对转动；曲轴把手杆上开有与护样筒上下端对应的两个插销栓孔，使用时插入插销栓使曲轴把手杆与护样筒卡在一起，使得两孔之间的所有单元不能沿护样筒轴向滑动。

其中5)转叶室是在护样筒中用单元隔板隔出的封闭弧长对应的扇形腔室，腔室内壁都包括在护样筒体内，上端面有扇形活动盖板将转叶室封闭，下底面是密闭的，两块单元隔板间设置单元转叶片，在曲轴把手的带动下，水平向的单元转叶片能够自如转进腔室内或者转出腔室外；

其中6)取样室是圆筒中用单元隔板隔出的开口弧长对应的扇形部分，与转叶室不同的是，取样室上下底面均不封口，从上到下是一个通畅的扇形柱空间；

其中7)带转叶片的旋转中轴是由单元转叶片和曲轴把手杆串起来的，单元转叶片之间设置一块或者多块单元隔板，当旋转曲轴把手杆时，曲轴把手杆在单元隔板的小圆管中转动而单元隔板不动，曲轴把手杆因为带动单元转叶片的方孔而转动单元转叶片，曲轴把手杆带动单元转叶片在转叶室和取样室之间自由转动：单元转叶片在转叶室中时，取样室是上下贯通的整体；单元转叶片转到取样室中时，取样室就会被单元转叶片分隔成一段一段的密闭空间。

该压入式转叶取样器使用方法包含以下几个步骤：(1)仪器的组装：按照事先的设计，确定单元隔板和单元转叶片设置的密度。将曲轴把手杆从上往下插入到各单元体的中间孔洞中，使得各单元结构处于同一中轴线上。盖上转页室上端的活动盖板，插入插销栓，使得各单元不能沿护样筒轴向上下滑动。(2)取样：将压入式转叶取样器安放到预定的钻探点，挖开淤泥表面的硬壳层。旋转曲轴把手，将该取样器中的单元转叶片旋转到转叶室中，露出整个连通的取样室。向下施加压力将取样器压入到预定深度，此时旋转曲轴把手杆180°，所有的单元转叶片都旋转到取样室中，将取样室中的软土或者淤泥分段隔离密封。锁定曲轴把手杆，将取样器拔出泥面。拔出插销，拉动曲轴把手，上提取出土样。

本发明的优点

本发明提出的压入式转叶取样器及其使用方法可以克服在存在有高含水率稀软淤泥层的吹填堆场取样时原状样结构容易破坏、试样含水率容易变化的缺点；而且该取样器轻质便携的特点可以使其在软土或者淤泥场地表面承载力不足的情况下使用；压入式转叶取样器采用模块化设计，可以控制取样隔断的长度，控制取样区间的大小和精度，同时取样量可以得到保证。取样器设备简单，轻质，操作简便，效率高，取样成本低。

附图说明：

附图A为安装完整取样状态时的压入式转叶取样器

附图B为安装完整取样完毕后的压入式转叶取样器

附图C为护样筒立体图

附图D为护样筒俯视图

附图E为单元隔板立体图

附图F为单元隔板俯视图

附图G为单元转叶片立体图

附图H为单元转叶片俯视图

附图I为曲轴把手杆

附图J为组装示意图

其中：1)护样筒，2)单元隔板，3)单元转叶片，4)曲轴把手杆，5)转叶室，6)取样室，7)带叶片的旋转中轴，8)插销栓孔。

具体实施步骤

(1)仪器的组装：

a、按照事先的设计，确定单元隔板2)和单元转叶片3)设置的密度。(可以每两块单元隔板间都设置单元转叶片，也可以多块单元隔板才设置一块单元转叶片，这样就可以控制取泥样的长度)

b、将曲轴把手杆4)从上往下插入到各单元隔板2)和单元转叶片3)的中间孔洞中，使得各单元结构处于同一中轴线上，形成带叶片的旋转中轴7)。

c、盖上转页室上端面的活动盖板，将插销插入插销栓孔8)，使得各单元不能沿护样筒1)的轴向上下滑动。

(2)取样步骤：

a、将安装好的压入式转叶取样器安放到预定的钻探点，挖开淤泥表面的硬壳层。

b、旋转曲轴把手杆4)，使带叶片的旋转中轴7)转动从而使各单元转叶片旋转到转叶室5)中，露出整个连通的取样室。

c、向下施加压力将压入式转叶取样器压入到预定深度，此时旋转曲轴把手杆4)180°，所有的单元转叶片3)都旋转到取样室6)中，将取样室中的土体分段隔离密封。

d、锁定曲轴把手杆4)，将取样器拔出泥面。

e、拔出插销，拉动曲轴把手杆4)，上提取出土样。

Claims (2)

1、一种用于淤泥堆场和吹填场地的压入式转叶取样器，其整体结构是由以下几个独立部件拼装而成的：护样筒、单元隔板、单元转叶片、曲轴把手杆，拼装成的整体结构包含3个部分、转叶室、取样室和带转叶片的旋转中轴，其特征是：

1)护样筒是硬质材料制成的圆筒状容器，圆筒内壁留有2条隔板插槽，从顶部一直贯穿到底部，2条插槽将圆筒周长划分成两段弧长不等的圆弧，较长的称为封闭弧长，较短的称为开口弧长，在护样筒靠近底端的部位，较长圆弧对应的那部分筒壁逐渐向内收缩封闭，到筒底时，筒底截面刚好剩下较小弧长对应的扇形开口；

2)单元隔板是由中心一根细圆管外部焊接两块呈90°～180°角度张开的硬质片构成的，硬质片刚好可以插到护样筒的隔板插槽内；

3)单元转叶片是扇形片，扇形片对应的圆心处开有方形小孔，扇形对应的弧长为封闭弧长，其小孔的尺寸与曲轴把手杆相配套；

4)曲轴把手杆是一端带有曲柄的，截面为方形的细长杆，其能够自由顺畅地插入单元隔板中的小圆管内转动；但是与单元转叶片的方孔紧密贴合，不能相对转动；曲轴把手杆上开有与护样筒上下端对应的两个插销栓孔。

5)转叶室是在护样筒中用单元隔板隔出的封闭弧长对应的扇形腔室，腔室内壁都包括在护样筒体内，上端面有扇形活动盖板将转叶室封闭，下底面是密闭的，两块单元隔板间设置单元转叶片；

6)取样室是圆筒中用单元隔板隔出的开口弧长对应的扇形部分，与转叶室不同的是，取样室上下底面均不封口，从上到下是一个通畅的扇形柱空间；

7)带转叶片的旋转中轴是由单元转叶片和曲轴把手杆串起来的，单元转叶片之间设置一块或者多块单元隔板。

2、用于淤泥堆场和吹填场地的压入式转叶取样器的取样方法，其使用方法包含以下两个步骤：

(1)仪器的组装：

a、按照事先的设计，确定单元隔板和单元转叶片设置的密度。

b、将曲轴把手杆从上往下插入到各单元隔板和单元转叶片的中间孔洞中，使得各单元结构处于同一中轴线上。                                            1

c、盖上转叶室上端面的活动盖板，插入插销栓，固定护样筒与曲轴把手杆之间的位置，使得各单元不能沿护样筒上下滑动。

(2)取样步骤：

a、将安装好的压入式转叶取样器安放到预定的钻探点，挖开淤泥表面的硬壳层。

b、旋转曲轴把手杆，将转叶式取样器中的单元转叶片旋转到转叶室中，露出整个连通的取样室。

c、向下施加压力将压入式转叶取样器压入到预定深度，此时旋转曲轴把手杆180°，所有的单元转叶片都旋转到取样室中，将取样室中的土体分段隔离密封。

d、锁定曲轴把手杆，将取样器拔出泥面。

e、拔出插销，拉动曲轴把手杆，上提取出土样。

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