CN104729873A - 线路简易钻探环刀取原状样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线路简易钻探环刀取原状样装置，包括束节式敞口环刀取土器、与束节式敞口环刀取土器配合使用的加压上提助力装置以及环刀土样保存装置；所述的束节式敞口环刀取土器包括一个固定半合取样管，在固定半合取样管的一端安装一个封闭锥筒，在所述的封闭锥筒内设有一个与固定半合取样管相连通的通孔，且在通孔内放置一个球阀，在封闭锥筒的端部设置一个与其相连的空心钻杆，在封闭锥筒上设有透气孔；所述的加压上提助力装置安装在空心钻杆的上。

Description

线路简易钻探环刀取原状样装置

技术领域

本发明涉及一种线路简易环刀取土装置的确定，属于土木工程领域。

背景技术

目前公路勘察主要采用钻机取样，可取原状样及扰动样。而在线路勘察中，考虑到路基影响深度、施工及设备搬运便利及经济性因素，主要通过人工的洛阳铲或麻花(螺旋)钻进行取样，只能取Ⅲ～Ⅳ级的扰动样进行土类定名，但对含水量、密度、固结及强度试验则无法进行。

根据《公路工程地质勘察规范》(JTJC20-2011)、《岩土工程勘察规范》(2009年修订)GB50021-2001采取土试样宜用快速静力连续压入法，而目前洛阳铲、麻花钻都无法实现，环刀现场可取原状样，但仅限于地表层，主要是原因三点：(1)环刀如何加臂，增大取土深度，环刀头取土确保原样；(2)环刀取土器的制备及固定，确保土样能进入环刀内；(3)下探时的助力方式，确保取样器下压及上提；(4)环刀取样的运输和保存也是一个难题，环刀为圆形，如何确保试样密封，试样与原位置方向一致，防止含水率变化，严防暴晒或冰冻，以及在运输中避免振动，确保原状样的质量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术缺陷，本发明公开了一种简易钻探表层及深层取原状样的装置，即束节式敞口环刀取土器、简易钻探取样时的加压上提助力装置，即钳式助力手柄(脚踏)、一种外业及运输过程中环刀土样保存装置以及确定线路简易钻探环刀取原状样的方法。

本发明采用的技术方案如下：

线路简易钻探环刀取原状样装置，包括束节式敞口环刀取土器、与束节式敞口环刀取土器配合使用的钳式助力手柄装置以及环刀土样保存装置；所述的束节式敞口环刀取土器包括一个固定半合取样管，在固定半合取样管的一端安装一个封闭锥筒，在所述的封闭锥筒内设有一个与固定半合取样管相连通的通孔，且在通孔内放置一个球阀，在封闭锥筒的端部设置一个与其相连的空心钻杆，在封闭锥筒上设有透气孔；所述的加压上提助力装置安装在空心钻杆的上。

所述的取土器装置还包括一个可拆卸半合取样管，所述的可拆卸半合取样管与固定半合取样管扣合在一起形成一个管状结构。

所述的可拆卸半合取样管与固定半合取样管的结构完成一致。

所述的可拆卸半合取样管与固定半合取样管的内壁均设置有用于放置环刀的凹槽。

所述的凹槽内设置有环刀，环刀的刀刃部分位于与封闭锥筒相对的一端。

所述的固定半合取样管和可拆卸半合取样管的两个端部均设有相同的外螺纹。

在可拆卸半合取样管与固定半合取样管扣合在一起时，其外螺纹部分与束节环相配合。

所述的固定半合取样管和可拆卸半合取样管的底部均为取样管刃。

环刀土样保存装置，包括一个外箱，所述外箱的内部被分隔成了多个空间，在每个空间内放置有一个便携式小盒，每个便携式小盒都包括一个“U”形插销，在所述的“U”形插销内设置有多个用于放置环刀土样的双向推拉抽屉。

所述的外箱的外壁采用铝合金材质，其内壁为泡沫板。

所述外箱的内部用棉纱布分隔成9个同面积的正方形空间，每个正方形空间内放置一个便携式小盒。

所述的抽屉，其在竖直方向的高度与环刀的高度相同，在水平方向，其四个边与环刀相切。

所述的抽屉的前后两侧壁与环刀高度及小盒隔层高度完全一致。所述的每个侧壁为双层，中间空隙分别插土样的野外标签和室内试验标签。

所述的便携式小盒的外面设置尼龙提手，尼龙提手固定在小盒底部及两侧。

线路简易钻探取样钳式助力装置，包括一个左臂和右臂，所述的左臂的一端为U型，右臂的一端为凹槽，所述右臂的凹槽端插装在左臂的U型端内形成钳口，两个端部通过连接装置相连。所述左臂的U型端和右臂的凹槽端的底部均设有钳牙。

所述的钳口在使用时与钻杆配合。

所述的连接装置包括一个螺栓和插销，所述的螺栓穿过右臂的凹槽端和左臂的U型端，通过一个插销固定。

本发明的使用方法如下：

(1)用固定半合取样管拧上钻杆挖探；

(2)用钳式助力装置下压助力取土，用钳式助力装置上提钻具；

(3)到设定深度取样，把环刀放入半合取样管固定凹槽及最底部，扣上可拆卸半合取样管，把上、下两个束节环拧紧；

(4)重复第(2)步用钳式助力装置加压上提钻具及取土器；

(5)取土器提出后，拧下束节环，拆下可拆卸半合取样管，用钢丝锯切割环刀之间的土，取出带土样环刀，通过钢丝锯把土样上下面切割整平；

(6)将环刀(含土样)放入便携小盒双向推拉抽屉；

(7)将抽屉放入便携式小盒，放置野外标签；

(8)重复以上工作，取样满6个，插入便携小盒“U”形插销；

(9)取样完毕，用钳式助力手柄辅助拆卸钻杆；

(10)将便携式小盒带回，放入铝合金外箱；

(11)铝合金外箱运回试验室，取出插销，推出抽屉，放置室内标签。

本发明的有益效果如下：

本发明的线路原状样简易环刀取土装置，使得(1)取土加压上提省工易行，钻具装卸方便易施工；(2)取样保存运输可行；(3)环刀取土器可在浅、深层取土，确保方法可行，操作方便，取样质量可靠。

附图说明

图1-1仅安装有固定半合取样管的结构示意图；

图1-2可拆卸半合取样管的结构示意图；

图1-3固定半合取样管和拆卸半合取样管组合后的主视图；

图1-4固定半合取样管和拆卸半合取样管组合后的俯视图；

图2-1为外箱的结构图；

图2-2为便携式小盒的结构图；

图2-3为“U”形插销结构的主视图；

图2-4为“U”形插销结构的俯视图；

图2-5为双向推拉抽屉的结构图；

图3-1钳式助力手柄(脚踏)装置结构图；

图3-2钳口的结构图；

图中：1-1固定半合取样管，1-2可拆卸半合取样管，1-3钻杆，1-4封闭锥筒，1-5球阀，1-6透气孔，1-7螺纹，1-8凹槽，1-9管刃，1-10束节环，1-11环刀，1-12组合后的管筒，1-13环刀刃；2-1外箱，2-2小空间，2-3“U”形插销，2-4尼龙提手，2-5便携式小盒，2-6双向推拉抽屉，2-7标签夹层；3-1左臂，3-2右臂，3-3螺栓，3-4插销，3-5钳口，3-6钳牙。

具体实施方式

本发明包括束节式敞口环刀取土器、与束节式敞口环刀取土器配合使用的加压上提助力装置以及环刀土样保存装置，每个装置的具体结构如下：

(1)束节式敞口环刀取土器

束节式敞口环刀取土器如图1-1—1-4所示；包括一个固定半合取样管1-1，在固定半合取样管1-1的一端安装一个封闭锥筒1-4，在所述的封闭锥筒1-4内设有一个与固定半合取样管相连通的通孔，且在通孔内放置一个球阀1-5，在封闭锥筒1-4的端部设置一个与其相连的空心钻杆1-3，在封闭锥筒上设有透气孔1-6；

束节式敞口环刀取土器还包括一个可拆卸半合取样管1-2，所述的可拆卸半合取样管与固定半合取样管扣合在一起形成一个管状结构，如图组合后的管筒1-12所示。

两部分半合取样管上下部均有螺纹1-7，方便束节环拧紧固定环刀，环刀上有环刀刃1-13；其底部均为取样管刃1-9；其内侧设有环刀固定凹槽1-8；固定半合取样管跟钻杆固定连接。

该发明使用时，平时可只用固定半合取样管部分，作为洛阳铲头正常挖探取土；取原状样时，把环刀1-11放入固定凹槽及最底部，扣上可拆卸半合取样管，把上下两个束节环1-10拧紧，加压取样即可；取样管上提时，球阀堵塞上部气孔，在上部形成封闭空间，确保敞口的环刀取样不会掉出；提出后，拧下束节环，拆下可拆卸半合取样管，取出环刀，环刀之间的土，可通过钢丝锯切割整平，放入环刀存放的便携小盒抽屉即可。

一般凹槽设置3～4个即可，如设置太多，下压及上提时太吃力，不方便操作。根据实际应用，应用该取土器后，一般取土样成功率可达75％(2～3个)，取原状样成功率可达40％(1～2个)。基本实现了简易钻探中任意深度的取原状土的功能。

(2)钳式助力手柄

本钳式助力手柄装置主体结构包括：左臂3-1、右臂3-2、钳牙3-6、螺栓3-3、插销3-4，其简图如图3-1、3-2所示。

左臂3-1的一端为U型，右臂3-2的一端为凹槽，所述右臂3-2的凹槽端插装在左臂3-1的U型端内形成钳口，两个端部通过螺栓3-3、插销3-4相连；左臂3-1的U型端和右臂3-2的凹槽端的底部均设有钳牙3-6。

该发明使用时，把左、右臂卡在钻杆1-3上，然后插上螺栓3-3及插销3-4。在钻杆1-3上提或下压的过程中，无论钻杆上余多高，均可实现对钻杆的咬合固定，确保随时随地加力，且方便手、脚用力。下压过程可借助工人自身体重脚蹬加压，可确保取土器稳定下压，确保取样质量；上提过程在任意高度，工人可把手柄放到自身用力最方便位置，确保上提工作顺利。

该钳式装置在钻具装卸过程中还可以作为管钳使用，其刃口及包裹性更适于钻具，方便装卸过程中钻具固定及旋转用力，操作更简单，在外业过程中可减少携带两把管钳，精简了外业装备。

采用该装置后操作人员可由现在的4人减少为2人，效率提高一倍，人工劳务费用可减少一半。而且该装置结构简单，用力点坚实，相对管钳耐久性提高至少5～8倍。

(3)环刀土样保存装置

本环刀土样保存装置主体结构包括：包括一个外箱2-1，所述外箱2-1的内部被分隔成了多个小空间2-2，在每个小空间2-2内放置有一个便携式小盒2-5，每个便携式小盒2-5都包括一个“U”形插销2-3，在所述的“U”形插销2-3内设置有多个用于放置环刀土样的双向推拉抽屉2-3。其简图如图2-1—2-5所示。

本装置的外箱2-1采用铝合金材质，承重强、质量轻；内壁为泡沫板，内部用棉纱布分隔成9个同面积的正方形，包裹性好，减少运输过程中小盒在箱内的晃动。

便携式小盒2-5采用透明亚可力板材质。小盒上下分6个双向推拉抽屉2-3，《岩土工程勘察规范》(2009年修订)GB50021-2001要求，一般取样6个为一组。6个环刀1-11加土样一般重为1公斤，在野外方便携带，每个简易钻孔携带1～2个小盒即可，每钻探工点结束后可放回铝合金外箱，每箱9盒，含箱重10公斤左右，方便搬运。

竖直方向，环刀1-11和双向推拉抽屉2-3高度相同，环刀1-11放入双向推拉抽屉2-3推入小盒后，其上下面紧贴小盒隔板及抽屉底板。

水平方向，确保环刀1-11与便携式小盒2-5四边相切，确保环刀不晃动；通过上部“U”型钢插销，确保抽屉不随意滑动。通过以上措施，环刀上下左右前后六面均牢固卡在便携小盒内，确保环刀与小盒的相对稳定。

到达试验室，拔出插销，通过推拉抽屉可方便取出环刀，确保环刀在取放过程中保持水平，避免扰动。

抽屉两侧壁与环刀高度及小盒隔层高度完全一致，确保小盒密闭，保证环刀内土样不失水。两侧壁为双层，形成标签夹层2-7，中间空隙可分别插土样的野外标签和室内试验标签，方便标识。抽屉可方便取下，小盒及抽屉可直接用水管冲刷，清洗便捷。

便携式小盒采用尼龙提手2-4，固定在小盒底部及两侧，如图1所示。可方便外业携带，以及在外箱的存放，而且柔性提手在外业过程中可减少扰动。

本发明的使用过程如下：

(1)用固定半合取样管拧上钻杆挖探；

(2)用钳式助力脚踏下压助力取土，用钳式助力手柄上提钻具；

(3)到某深度取样，把环刀放入半合取样管固定凹槽及最底部，扣上可拆卸半合取样管，把上下两个束节环拧紧；

(4)重复第(2)步用钳式助力手柄(脚踏)加压上提钻具及取土器；

(5)取土器提出后，拧下束节环，拆下可拆卸半合取样管，用钢丝锯切割环刀之间的土，取出带土样环刀，通过钢丝锯把土样上下面切割整平；

(6)将环刀(含土样)放入便携小盒双向推拉抽屉；

(7)将抽屉放入便携式小盒，放置野外标签；

(8)重复以上工作，取样满6个，插入便携小盒“U”形插销；

(9)取样完毕，用钳式助力手柄辅助拆卸钻杆；

(10)将便携式小盒带回，放入铝合金外箱；

(11)铝合金外箱运回试验室，取出插销，推出抽屉，放置室内标签。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：包括束节式敞口环刀取土器、与束节式敞口环刀取土器配合使用的钳式助力装置以及环刀土样保存装置；所述的束节式敞口环刀取土器包括一个固定半合取样管，在固定半合取样管的一端安装一个封闭锥筒，在所述的封闭锥筒内设有一个与固定半合取样管相连通的通孔，且在通孔内放置一个球阀，在封闭锥筒的端部设置一个与其相连的空心钻杆，在封闭锥筒上设有透气孔；所述的加压上提助力装置安装在空心钻杆的上。

2.如权利要求1所述的线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：所述的束节式敞口环刀取土器还包括一个可拆卸半合取样管，所述的可拆卸半合取样管与固定半合取样管扣合在一起形成一个管状结构。

3.如权利要求2所述的线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：所述的可拆卸半合取样管与固定半合取样管的内壁均设置有用于放置环刀的凹槽。

4.如权利要求3所述的线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：所述的凹槽内设置有环刀，环刀的刀刃部分位于与封闭锥筒相对的一端。

5.如权利要求1所述的线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：所述的环刀土样保存装置，包括一个外箱，所述外箱的内部被分隔成了多个空间，在每个空间内放置有一个便携式小盒，每个便携式小盒都包括一个“U”形插销，在所述的“U”形插销内设置有多个用于放置环刀土样的双向推拉抽屉。

6.如权利要求5所述的线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：所述外箱的内部用棉纱布分隔成9个同面积的正方形空间，每个正方形空间内放置一个便携式小盒。

7.如权利要求5所述的线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：所述的抽屉，其在竖直方向的高度与环刀的高度相同。

8.如权利要求5所述的线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：所述的抽屉的前后两侧壁与环刀高度及小盒隔层高度完全一致；所述的每个侧壁为双层，中间空隙分别插土样的野外标签和室内试验标签。

9.如权利要求1所述的线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：所述的钳式助力装置，包括一个左臂和右臂，所述的左臂的一端为U型，右臂的一端为凹槽，所述右臂的凹槽端插装在左臂的U型端内形成钳口，两个端部通过连接装置相连；所述左臂的U型端和右臂的凹槽端的底部均设有钳牙。

10.如权利要求9所述的线路简易钻探环刀取原状样装置，其特征在于：所述的连接装置包括一个螺栓和插销，所述的螺栓穿过右臂的凹槽端和左臂的U型端，通过一个插销固定。