CN106872208A - 一种原状土取样装置及取样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原状土取样装置及取样方法，原状土取样装置包括一个取土器头，所述取土器头上具有一个用于连接提拉杆的连接部，提拉杆的头部为向上限位部、提拉杆的尾部用于连接动力机构，提拉杆头部与尾部之间的主体上还具有一个向下限位部，提拉杆于取土器头的连接部中能够上下移动，且向上移动时受提拉杆向上限位部的限制，向下移动时受向下限位部的限制；本发明装置在取样时，利用动力装置在提拉杆上击打，从而将取土器打入土体中，方便将取土装置打入土体中，压土不费力，向上提拉提拉杆就可以方便地将取土器从土体中取出。
Description
技术领域
本申请属于岩土工程领域中的大直径原状土取土技术，涉及一种原状土取样装置及取样方法。
背景技术
在岩土工程领域，土力学是一门极其重要的学科，也是岩土工程方向科学研究的理论基础，土力学的产生和研究是建立在试验的基础之上，现代的土工室内试验多是建立在小尺寸的土样基础上，使得试验的尺寸效应较大，所得数据不够真实准确。因为现用原状土取样装置多数安装于钻机上进行取样，钻机的大小决定了取土装置的取样大小， 因钻机不能做到很大，所以现用原状土取样装置多为小直径原状土的取样。例如申请号为CN201210534424.7，发明名称为带支架的衬管式原状土取土器的中国专利，虽然其没有以钻机为动力，采用搬手和丝杠将取土器主体旋入土体中，其存在的缺点是取土器土体进入土体时阻力大，压土费力，且其取土深度有限，不能取大直径的土样；
再例如申请号为201210279422.8，发明名称为一种野外地质断面原状土取土器的中国专利，通过人力摇动手摇柄一个动力输入端输入动力，以此来实现钻具的旋转及轴向的进给后退运动，其存在的缺点是取土器土体进入土体时阻力大，压土费力，没有设置单独的取样管，不方便多次取土，也不方便从取土器中将土样取出，且构造较复杂，也不能取大直径的土样。
发明内容
本申请的目的就是提供一种原状土取样装置及其取样方法，本装置及方法简单，便于野外操作，可以有效地取处大直径原状土，为科研需要提供方便。
本申请的目的是通过以下技术方案实现的：
一种原状土取样装置，包括一个取土器头，所述取土器头上具有一个用于连接提拉杆的连接部，提拉杆的头部为向上限位部、提拉杆的尾部用于连接动力机构，提拉杆头部与尾部之间的主体上还具有一个向下限位部，提拉杆于取土器头的连接部中能够上下移动，且向上移动时受提拉杆向上限位部的限制，向下移动时受向下限位部的限制；
取土器头下端通过螺纹连接于护筒的外壁，土器头下端设置有内螺纹，护筒的外壁开设有与该内螺纹匹配的外螺纹，护筒内设置有一个取样筒，取样筒的顶端具有一个向筒外伸出的外缘，该外缘设置于护筒的顶端与取土器头之间，通过护筒与取土器头之间的螺纹连接，将取样筒的外缘固定于护筒与取土器头之间，从而将取样筒固定于护筒内。
本发明所述取样筒是不锈钢材料制成的薄壁筒状结构。
一种原状土取样装置的取样方法，包括以下步骤：
第一步：确定原状土取土位置，对场地进行清理，除去根系发达、结构松散的土层；
第二步：将原状土取样装置放置于待取土位置，将原状土取样装置的提拉杆尾部与动力机构连接，利用动力机构将原状土取样装置打入土中，直至原状土取样装置的取样筒没入土体中的深度达到取样要求；
第三步：在原状土取样装置的提拉杆尾部连接圆形转盘，通过人力转动圆形转盘，圆形转盘通过提拉杆传力使原状土取样装置转动，在转动扭力作用下，使取样筒中的土样与下方土体扭断分开；
第四步：将圆形转盘连接到带有定滑轮的三脚架上，向上提拉圆形转盘将原状土取样装置从土体中提出；
第五步：将原状土取样装置拆分开，取出装有原状土的取样筒，即得原状土样，根据需要选择是否将原状土外部的取样筒拆除；若要继续取样，另取一个未装土的取样筒组装于原状土取样装置中进行取样，或者用拆下来的取样筒继续取样。
采用上述方案后，本发明具有如下技术效果：
本发明所述的原状土取样装置取样筒中用于盛装土样，内部土样与取样筒一起进出土体，并一体被作为土样，方便从取土器主体中取土，实验过程中可以剔除外部取样筒，也可以根据需要保留取样筒，能有效的保护取样筒及内部的土样，可以很好的保证土样的原状性；而且取样筒于护筒内为螺纹可拆卸连接，方便更换取样筒，进行多次取样。本发明结构简单，受力传力明确，可以将取样筒设计制作成大直径用于取大直径的土样，而不会增加太多成本。
本发明装置在取样时，利用动力装置在提拉杆上击打，从而将取土器打入土体中，方便将取土装置打入土体中，压土不费力，向上提拉提拉杆就可以方便地将取土器从土体中取出。
附图说明
图1为本发明所述原状土取样装置的结构示意图；
图2为图1的俯视结构示意图；
图3为提拉杆的结构示意图；
图4为取土器头的结构示意图；
图5为取样筒的结构示意图；
图6为护筒的结构示意图；
图7为圆形转盘的结构示意图；
图8为取土过程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种原状土取样装置，包括提拉杆1、取土器头2、取样筒3、护筒4、圆形转盘等技术特征。
如图3所示，所述提拉杆1的尾部为钻杆接头1-1、向下限位部为六边形凸边1-2、头部为上提活塞1-3，六边形凸边1-2与取土器头上部的六边形凹槽2-1相吻合，上提活塞1-3卡设于取土器顶板2-3处，提拉杆1可在取土器头2内有限的上下活动，向上移动时受上提活塞1-3的限制，向下移动时受六边形凸边1-2的限制。
如图2、4所示，所述取土器头2包括六边形凹槽2-1、四瓣弧形受力架2-2、取土器顶板2-3和螺纹接口2-4，取土器头2下端设置有向内的阶梯环，端面上开设有内螺纹，阶梯环台面与护筒4顶端之间用于设置取样筒3的外缘。六边形凹槽2-1与提拉杆1的六边形凸边1-2相吻合，方便后续旋转，所述四瓣弧形受力架2-2由四瓣弧形的金属条组成的受力架，在取样装置向下钻进土体时，起到受力传力的作用，所述取土器顶板2-3位于取土器内腔的顶部，在取样装置上提时，可与上提活塞1-3贴合，使取样筒3内形成封闭空间，保证取样筒3中的原状土不会掉落，所述螺纹接口2-4用于和护筒4螺纹连接，并固定取样筒3。
如图5所示，所述取样筒是由不锈钢材料制成薄壁筒状结构，上部边缘凸出，夹于取土器头和护筒之间固定，取样筒位于护筒内部，上部边缘有凸边3-1，取样筒的凸边夹于取土器头和护筒之间。
如图6所示，所述护筒4包括护筒壁4-1、钻头4-2和隔土翼4-3，护筒壁将取样筒包围，其内径略大于取样筒的外径，护筒壁下端是钻头，钻头呈楔形的钻尖，减小前端入土的阻力，钻头的内径与取样筒的外径相同，护筒壁内壁与钻头内壁之间具有以下斜面过渡，这样取样筒的下端抵靠于该斜面上。钻头两侧分别焊接有一片隔土翼，隔土翼呈直角三角形，在转动取样装置时，隔土翼对楔形钻头外周的土体进行刮扫，利于后续上提取样装置和护筒壁钻头上不粘土。
如图7所示，所述圆形转盘包括圆盘5-1和四根插管5-2，在取土器向下钻进到预定位置时，开始将圆形转盘安装在钻杆接头1-1，通过人力转动圆形转盘带动下方取土器转动，以此将取土器内的土样与外界土体扭断；
如图8所示，所述一种原状土取样装置取样方法，可按如下步骤实现：
第一步：确定原状土取土位置，对场地进行清理，除去根系发达、结构松散的土层，如图8中所示；
第二步：将原状土取样装置放置于待取土位置，将原状土取样装置的提拉杆1尾部与动力机构连接，利用动力机构将原状土取样装置打入土中，直至原状土取样装置的取样筒3没入土体中的深度达到取样要求，如图8中所示；
第三步：在原状土取样装置的提拉杆1尾部连接圆形转盘，通过人力转动圆形转盘，圆形转盘通过提拉杆1传力使原状土取样装置转动，在转动扭力作用下，使取样筒3中的土样与下方土体扭断分开，如图8中所示；
第四步：将圆形转盘连接到带有定滑轮的三脚架上，向上提拉圆形转盘将原状土取样装置从土体中提出，如图8中所示；
第五步：将原状土取样装置拆分开，取出装有原状土的取样筒3，即得原状土样，根据需要选择是否将原状土外部的取样筒3拆除，如图8中所示，若要继续取样，另取一个未装土的取样筒3组装于原状土取样装置中进行取样，或者用拆下来的取样筒3继续取样。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种原状土取样装置，其特征在于：包括一个取土器头（2），所述取土器头（2）上具有一个用于连接提拉杆（1）的连接部，提拉杆（1）的头部为向上限位部、提拉杆（1）的尾部用于连接动力机构，头部与尾部之间的提拉杆（1）主体上还具有一个向下限位部，提拉杆（1）于取土器头（2）的连接部中能够上下移动，且向上移动时受提拉杆（1）向上限位部的限制，向下移动时受向下限位部的限制；
取土器头（2）下端通过螺纹连接于护筒（4）的外壁，取土器头（2）下端设置有内螺纹，护筒（4）的外壁开设有与该内螺纹匹配的外螺纹，护筒（4）内设置有一个取样筒（3），取样筒（3）的顶端具有一个向筒外伸出的外缘，该外缘设置于护筒（4）的顶端与取土器头（2）之间，通过护筒（4）与取土器头（2）之间的螺纹连接，将取样筒（3）的外缘固定于护筒（4）与取土器头（2）之间，从而将取样筒（3）固定于护筒（4）内。
2.根据权利要求1所述的一种原状土取样装置，其特征在于：所述取样筒（3）是不锈钢材料制成的薄壁筒状结构。
3.一种原状土取样装置的取样方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：确定原状土取土位置，对场地进行清理，除去根系发达、结构松散的土层；
第二步：将原状土取样装置放置于待取土位置，将原状土取样装置的提拉杆（1）尾部与动力机构连接，利用动力机构将原状土取样装置打入土中，直至原状土取样装置的取样筒（3）没入土体中的深度达到取样要求；
第三步：在原状土取样装置的提拉杆（1）尾部连接圆形转盘，通过人力转动圆形转盘，圆形转盘通过提拉杆（1）传力使原状土取样装置转动，在转动扭力作用下，使取样筒（3）中的土样与下方土体扭断分开；
第四步：将圆形转盘连接到带有定滑轮的三脚架上，向上提拉圆形转盘将原状土取样装置从土体中提出；
第五步：将原状土取样装置拆分开，取出装有原状土的取样筒（3），即得原状土样，根据需要选择是否将原状土外部的取样筒（3）拆除；若要继续取样，另取一个未装土的取样筒（3）组装于原状土取样装置中进行取样，或者用拆下来的取样筒（3）继续取样。
4.根据权利要求3所述的一种原状土取样装置的取样方法，其特征在于：所述原状土取样装置包括一个取土器头（2），所述取土器头（2）上具有一个用于连接提拉杆（1）的连接部，提拉杆（1）的头部为向上限位部、提拉杆（1）的尾部用于连接动力机构，提拉杆（1）头部与尾部之间的主体上还具有一个向下限位部，提拉杆（1）于取土器头（2）的连接部中能够上下移动，且向上移动时受提拉杆（1）向上限位部的限制，向下移动时受向下限位部的限制；
取土器头（2）下端通过螺纹连接于护筒（4）的外壁，土器头（2）下端设置有内螺纹，护筒（4）的外壁开设有与该内螺纹匹配的外螺纹，护筒（4）内设置有一个取样筒（3），取样筒（3）的顶端具有一个向筒外伸出的外缘，该外缘设置于护筒（4）的顶端与取土器头（2）之间，通过护筒（4）与取土器头（2）之间的螺纹连接，将取样筒（3）的外缘固定于护筒（4）与取土器头（2）之间，从而将取样筒（3）固定于护筒（4）内。
5.根据权利要求4所述的一种原状土取样装置的取样方法，其特征在于：所述取样筒（3）是不锈钢材料制成的薄壁筒状结构。
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