CN104165780B - 带根原状土样取土方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带根原状土样取土方法和装置，属于土工试验中原状土样取土方法和成型装置。所述装置包括多块组合在一起的钢瓦，其组合形成一个四周密封的上下开口容器取土筒；所述钢瓦的下部设置有箍槽，所述箍槽内配合有暗箍；且所述暗箍为多片，其通过螺钉固定在箍槽内；所述装置上方设置有盖帽；在具体使用时，取土装置设置为同类型的大、小两种装置，分别为母取样器和子取样器，其中母取样器的直径为子取样器的数倍，高度为其两倍。本发明的目的是提供一种带根原状土样取土方法及其装置，完整保持原状土的特性，利于原状土取样，利于脱模；并且同批次原状土的样本含水率以及密实度等参数保持一致。

Description

带根原状土样取土方法及其装置

技术领域

本发明属于土力学领域，涉及土工试验中原状土样制备方法和装置，具体为一种带根原状土样取土方法及其装置。

背景技术

三轴剪切试验是试样在某一固定周围压力下，逐渐增大轴向压力，直至试样破坏的一种抗剪强度试验，是以摩尔-库仑强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验。

三轴剪切试验是测定土体抗剪强度的一种比较完善的室内试验方法，通常采用3-4个圆柱形试样，分别在不同的周围压力下测得土的抗剪强度，再利用摩尔-库仑破坏准则确定土的抗剪强度参数。

三轴剪切试验可以严格控制排水条件，可以测量土体内的孔隙水压力，另外，试样中的应力状态也比较明确，试样破坏时的破裂面是在最薄弱处，而不像直剪试验那样限定在上下盒之间，同时三轴剪切试验还可以模拟建筑物和建筑物地基的特点以及根据设计施工的不同要求确定试验方法，因此对于特殊建筑物(构筑物)、高层建筑、重型厂房、深层地基、海洋工程、道路桥梁和交通航务等工程有着特别重要的意义。

现有的原状土取土方法以及装置，采用的是直接用带缺口的长管取土，如此取出的土样不太容易在缺口处取出，不易脱模；且容易破坏原状土层的特性；并且现有的原状取土，对于各个样本是逐个取样，而同一三轴剪切试验过程中，需要多个样本，逐一取样存在时间差，会造成同批次样本的含水量以及密实度发生变化，造成同批实验样本不一致；另外，对于对于松散颗粒原状土和带根原状土体钻取后也很难成型为三轴试验用土样。

在需利用原状土进行土工三轴试验时，土样的扰动与否是影响试验结果可靠性的重要因素。原状土样质量低劣就不可能正确反映地基土层的真实性状，即可能导致对地基强度的估计过高，使工程设计偏于不安全，更多的是导致对土质的评价降低，无形中浪费大量宝贵的建设资金。

中国专利申请号：200810016221.2，申请日：2008-05-10，公开日：2008.10.08，本发明公布了一种方便取土的取土器，特别适用于小麦吸浆虫幼虫落土后观测取土，包括竖杆，竖杆上端固定连接有把手、下端固定连接有盛土器，盛土器开口向下，竖杆为中空，中空的竖杆下部的侧壁上开有滑动槽，竖杆下端与盛土器相通，竖杆下部的空腔内上下滑动连接有操纵杆，操纵杆下端固定连接有推土板，推土板的形状与盛土器相对应，操纵杆的中部或上部固定连接有脚踏杆，脚踏杆的另一端从滑动槽穿出。盛土器下沿开口处带有取土锯齿。取土锯齿倒尖角。竖杆下部中空的侧壁上开有定位孔，定位孔内插有定位销。竖杆下部中空的侧壁上上下排列开有多组定位孔。但是此种方式取土容易搅动原状土层，破坏原状土的物理特性，不利于实验的进行。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种带根原状土样取土方法及其装置，完整保持原状土的特性，利于原状土取样，利于脱模；并且同批次原状土的样本含水率以及密实度等参数保持一致。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方案，一种带根原状土样取土装置，所述装置包括多块组合在一起的钢瓦，其组合形成一个四周密封的上下开口容器取土筒；所述钢瓦的下部设置有箍槽(8)，所述箍槽(8)内配合有暗箍(2)；且所述暗箍(2)为多片，其通过螺钉(6)固定在箍槽(8)内；所述装置上方设置有盖帽(1)。

进一步的,所述钢瓦组合形成的取土筒为圆筒形，其内部为成型腔(7)，且钢瓦的下部外表面形成锥形刃口(701)。

进一步的,所述钢瓦为三片活动环形钢瓦，分别为钢瓦A(3)、钢瓦B(4)、钢瓦C(5)；所述暗箍(2)为两个半圆圈，通过螺钉(6)分别固定在钢瓦A(3)和钢瓦C(5)上。

根据本发明的另一个方案，一种原状土样的取土方法，其采用的是本发明的前一个方案所揭示的带根原状土样取土装置，并且取土装置设置为同类型的大、小两种装置，分别为母取样器(1000)和子取样器(1001)，其中母取样器(1000)的直径为子取样器(1001)的数倍，高度为其两倍；其取土方法包括如下步骤：

步骤(1)、使用母取样器(1000)一次取出所有实验样本用土：将取土筒放在取土面上，将盖帽放在取土筒上，用外力敲打盖帽，取土筒被打入自然土体中；然后将取土筒连同筒内根土一并挖出，并将取土筒下端根土体削平；

步骤(2)、使用子取样器(1001)分别取出试样用土：在母取样器(1000)的上端打入若干个子取样器(1001)，打入方式与步骤(1)相同；然后取下母取样器(1000)的盖帽，将母取样器(1000)反置在盖帽上，然后用另外同样个数的子取样器(1001)按同样的方式取土；

步骤(3)、原状土样本的剥离：解开母取样器(1000)的外围暗箍，使其内的8个子取样器(1001)脱离；然后将子取样器(1001)的取土筒下端根土体削平；然后依次解开子取样器(1001)的暗箍，剥离组合在一起的钢瓦，即可得到所需样本原土。

进一步的，所述母取样器(1000)内一次打入的子取样器(1001)为4个。

本发明的有益效果：本发明提供了一种带根原状土样取土方法及其装置，提供一种带根原状土样取土方法及其装置，完整保持原状土的特性，利于脱模；并且同批次原状土的样本含水率以及密实度等参数保持一致；具体为：

1、本发明克服了传统取土器容易致土扰动的缺陷，能最大限度地减小对带根原状土的扰动。

2、能一次成型多个三轴试验的土样，保证了平行试验对土样的要求，使各个试样样本含水率以及密实度等参数保持一致。

3、解决了松散颗粒原状土和带根原状土的三轴试验土样成型的难题，方便取样。

附图说明

图1为本发明取样器立体结构示意图。

图2为本发明取样器主剖视示意图。

图3为图2中A-A剖视示意图。

图4为本发明取样器爆炸图。

图5为本发明母取样器、子取样器的取样示意图。

图中所述文字标注表示为：1、盖帽；2、暗箍；3、钢瓦A；4、钢瓦B；5、钢瓦C；6、螺钉；7、成型腔；701、锥形刃口；8、箍槽；801、螺钉孔；1000、母取样器；1001、子取样器。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图4所示，本发明一种带根原状土样取土装置的具体结构为：所述装置包括多块组合在一起的钢瓦，其组合形成一个四周密封的上下开口容器取土筒；所述钢瓦的下部设置有箍槽8，所述箍槽8内配合有暗箍2；且所述暗箍2为多片，其通过螺钉6固定在箍槽8)内；所述装置上方设置有盖帽1。

优选的,所述钢瓦组合形成的取土筒为圆筒形，其内部为成型腔7，且钢瓦的下部外表面形成锥形刃口701。

优选的,所述钢瓦为三片活动环形钢瓦，分别为钢瓦A3、钢瓦B4、钢瓦C5；所述暗箍2为两个半圆圈，通过螺钉6分别固定在钢瓦A3和钢瓦C5上。

如图5所示，本发明的另一个方案，一种原状土样的取土方法，其采用的是本发明的前一个方案所揭示的带根原状土样取土装置，并且取土装置设置为同类型的大、小两种装置，分别为母取样器1000和子取样器1001，其中母取样器1000的直径为子取样器1001的数倍，高度为其两倍；其取土方法包括如下步骤：

步骤(1)、使用母取样器1000一次取出所有实验样本用土：将取土筒放在取土面上，将盖帽放在取土筒上，用外力敲打盖帽，取土筒被打入自然土体中；然后将取土筒连同筒内根土一并挖出，并将取土筒下端根土体削平；

步骤(2)、使用子取样器1001分别取出试样用土：在母取样器1000的上端打入若干个子取样器1001，打入方式与步骤(1)相同；然后取下母取样器1000的盖帽，将母取样器1000反置在盖帽上，然后用另外同样个数的子取样器1001按同样的方式取土；

步骤(3)、原状土样本的剥离：解开母取样器1000的外围暗箍，使其内的8个子取样器1001脱离；然后将子取样器1001的取土筒下端根土体削平；然后依次解开子取样器1001的暗箍，剥离组合在一起的钢瓦，即可得到所需样本原土。

优选的，所述母取样器1000内一次打入的子取样器1001为4个。

具体取土原理为：首先，击打母取样器1000的盖帽，使下面锥形刃口端插入土壤，不断击打母取样器1000的盖帽就可以得到所有实验样本用土土样；然后，将母取样器1000倒置，将8个子取样器1001均匀分布以相同的击打方式，打入母取样器1000内的土壤中；随后，取掉母取样器1000盖帽，将此时的母取样器1000再倒置在盖帽上，将另外8个子取样器1001均匀分布打入母取样器1000；最后，将母取样器1000的暗箍拆开，取出8个子取样器1001，然后再分别将8个子取样器1001的暗箍拆开，取出土样即可。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种带根原状土样取土装置，其特征在于，所述装置包括多块组合在一起的钢瓦，其组合形成一个四周密封的上下开口容器取土筒；所述钢瓦的下部设置有箍槽(8)，所述箍槽(8)内配合有暗箍(2)；且所述暗箍(2)为多片，其通过螺钉(6)固定在箍槽(8)内；所述装置上方设置有盖帽(1)；所述钢瓦组合形成的取土筒为圆筒形，其内部为成型腔(7)，且钢瓦的下部外表面形成锥形刃口(701)。

2.根据权利要求1所述的一种带根原状土样取土装置，其特征在于，所述钢瓦为三片活动环形钢瓦，分别为钢瓦A(3)、钢瓦B(4)、钢瓦C(5)；所述暗箍(2)为两个半圆圈，通过螺钉(6)分别固定在钢瓦A(3)和钢瓦C(5)上。

3.使用权利要求1或2所述的一种带根原状土样取土装置的带根原状土样的取土方法，其特征在于，取土装置设置为同类型的大、小两种装置，分别为母取样器(1000)和子取样器(1001)，其中母取样器(1000)的直径为子取样器(1001)的数倍，高度为其两倍；其取土方法包括如下步骤：

步骤(1)、使用母取样器(1000)一次取出所有实验样本用土：将取土筒放在取土面上，将盖帽放在取土筒上，用外力敲打盖帽，取土筒被打入自然土体中；然后将取土筒连同筒内根土一并挖出，并将取土筒下端根土体削平；

步骤(2)、使用子取样器(1001)分别取出试样用土：在母取样器(1000)的上端打入若干个子取样器(1001)，打入方式与步骤(1)相同；然后取下母取样器(1000)的盖帽，将母取样器(1000)反置在盖帽上，然后用另外同样个数的子取样器(1001)按同样的方式取土；

步骤(3)、原状土样本的剥离：解开母取样器(1000)的外围暗箍，使其内的8个子取样器(1001)脱离；然后将子取样器(1001)的取土筒下端根土体削平；然后依次解开子取样器(1001)的暗箍，剥离组合在一起的钢瓦，即可得到所需样本原土。

4.根据权利要求3所述的一种带根原状土样的取土方法，其特征在于，所述母取样器(1000)内一次打入的子取样器(1001)为4个。