CN106950078A - 液压式取原状粘土的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩土勘探工程技术领域，特别涉及一种液压式取原状粘土的装置及其方法。一种液压式取原状粘土的装置，包括取样管和液压千斤顶，取样管为分体结构，用于黏土内取样；液压千斤顶用于提供取样管插入黏土内取样的动力源；取样管和液压千斤顶在取土位置的土槽内配合使用。取样管包括扣合连接的第一半取样管和第二半取样管，第一半取样管和第二半取样管的连接处设有分离豁口。本发明开挖土槽，利用液压千斤顶施力，较锤击施力更加均匀可控，对土体扰动小、省力且施力较均匀、操作方便且实用。

Description

液压式取原状粘土的装置及其方法

技术领域

本发明属于岩土勘探工程技术领域，特别涉及一种液压式取原状粘土的装置及其方法。

背景技术

黏土作为一种天然建筑材料，具有能就地取材、技术简单、造价低、有一定的防渗效果等优点，因而常常作为一种防渗层材料而被广泛应用于水利工程。在应用于工程前，需要对黏土进行试验，全面认识黏土的基本物理力学特性，判断其是否能作为防渗材料，所得到的基本物理力学特性参数也作为设计依据。密度试验、渗透试验、直剪试验等均需要原状土样。土体是固体物质、水和气体组成的三相体系，土体结构相对较为松散，在取样操作、试样封装、贮存、运输过程中，易扰动破坏其原有结构体系，造成土体原状样取样困难，甚至取样失败。

现有原状土取样技术中，原状土采样器包括电动和手动方式两种，电动取土装置因野外电源限制、价格昂贵等原因未被广泛推广。手动取土装置主要有直压式和旋转式两种，旋转式取样装置常因取样管轴心不稳而造成对土体的扰动，直压式主要是通过锤击取样桶，以将其打入土体中，最后再拔出取样桶，取得土体试样，但是在锤击过程中由于施力不均易出现取样桶倾斜、偏移，且极易造成土体震动，破坏土体原有结构体系，造成土体取样失败。现有技术中，还有一种直接在取样装置内安置环刀取样，可以避免二次扰动，但是由于环刀壁较厚，在取样时，对周围土体产生较大挤压，造成对土体原有结构体系的破坏。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种液压式取原状粘土的装置及其方法。该装置及方法对土体扰动小、省力且施力较均匀、操作方便且实用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种液压式取原状粘土的装置，包括：

取样管，所述取样管为分体结构，用于原状黏土取样；

液压千斤顶，用于提供所述取样管插入黏土内取样的动力源；

所述取样管和液压千斤顶在取土位置的土槽内配合使用。

所述取样管包括沿中心分开的第一半取样管和第二半取样管，所述第一半取样管和第二半取样管扣合连接。

所述第一半取样管和第二半取样管的连接处的外侧设有分离豁口。

所述取样管为钢管，厚度为1-3mm。

所述液压千斤顶的输出端端部设有与输出方向垂直的支撑板，所述支撑板为圆形、且直径大于所述取样管的直径。

一种利用所述装置取土的方法，所述方法包括以下几个步骤：

1)取原状土：选好取土地点，在取土位置挖一土槽，将取样管和液压千斤顶放入土槽内，所述液压千斤顶输出端的支撑板与取样管的一端接触，液压千斤顶的尾端和取样管的另一端与土槽的相对的两个内壁接触；通过液压千斤顶推动取样管插入土体内取样；

2)脱原状土：当取样管被压入土体中后，将取样管外侧的土体挖掉，拖住取样管，且向下压取样管，使取样管内的土样与土槽接触处被错开，取满原状土的取样管被取下；在取样管外侧两道分离豁口处施力，将取样管的分体结构打开，取出原状土，完成脱原状土；

3)原状土样封装：通过环刀压削取出的原状土，使原状土呈圆柱状，且在环刀两端留有余土；取一些扰动土制成泥浆，将环刀及原状土样用泥浆包裹后装入密封袋封装；再将封装好的原状土样放入封装箱内、且通过垫层固定，完成原状土样封装。

所述步骤1)中，当土质较软时，在土槽除了取样面的其它三面衬垫垫板。

所述步骤3)中，在用环刀压削之前用切土刀将土样切削成稍大于环刀直径的土柱。

所述步骤3)中，所述环刀及原状土样用泥浆包裹后，先用保鲜膜包裹，然后用密封袋密封。

所述步骤3)中，所述封装箱为木箱，所述垫层为木屑，所述木箱四周填充木屑，在所述木箱最后一面封口前，所述木箱中的木屑稍高于木箱边缘，用力下压最后一面木板将所述木箱封闭，最后用气枪封口，完成原状土样封装。

本发明的优点及有益效果是：本发明开挖土槽，利用液压千斤顶施力，对土体扰动小、省力且施力较均匀、操作方便且实用。

附图说明

图1是本发明中液压式取原状粘土装置的结构示意图；

图2是本发明中取样管的结构示意图。

图中：1为液压千斤顶，2为支撑板，3为取样管，31为第一半取样管，32为第二半取样管，33为分离豁口，4为土槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种液压式取原状粘土的装置，包括：

取样管3，为分体结构，用于黏土内取样；

液压千斤顶1，用于提供取样管3插入黏土内取样的动力源；

取样管3和液压千斤顶1在取土位置的土槽4内配合使用。

如图2所示，进一步地，取样管3包括扣合连接的第一半取样管31和第二半取样管32，第一半取样管31和第二半取样管32的连接处设有分离豁口33。取样管3两侧的分离豁口33便于分体结构的打开。

进一步地，取样管3为钢管，其厚度为1-3mm。采用钢管且壁厚较薄，便于取样管3插入土体内。薄壁钢管在满足强度和刚度要求时应尽可能的薄。

液压千斤顶1的输出端端部设有与输出方向垂直的支撑板2，支撑板2为圆形、且直径大于取样管3的直径。取土作业时，支撑板2与取样管3接触，液压千斤顶1通过支撑板2推动取样管3插入土体内。

一种利用上述装置取原状土的方法，所述方法包括以下几个步骤：

1)取原状土：

选好取土地点，挖掉表层含杂质、有机质较多的土层，在取土位置挖一土槽4，土槽4的尺寸刚好将取样管3和液压千斤顶1放入并卡住，液压千斤顶1输出端的支撑板2与取样管3的一端紧密接触，液压千斤顶1的尾部和取样管3的另一端与土槽4的相对内壁接触，土槽4不仅可以提供液压千斤顶1的受力支持面，而且可以控制取样管3进入土体的方向。通过液压千斤顶1推动取样管3插入土体内取样；

2)脱原状土：当取样管3被压入土体中后，将取样管3外侧的土体挖，拖住取样管3，且向下压取样管3，使取样管3内的土样与土槽4接触处被错开，取满原状土的取样管3被取下，减少了直接将取样管3拔出，造成对土体造成的较大扰动。在取样管3外侧的两道分离豁口33处施力，将取样管3的分体结构打开，使取样管3的一半被取下，同时去掉取样管3的另一半，取出原状土，完成脱原状土；

3)原状土样封装：通过环刀压削取出的原状土，使原状土呈圆柱状，且在环刀两端留有余土；取一些扰动土制成泥浆，将环刀及原状土样用泥浆包裹后装入密封袋封装；再将封装好的原状土样放入封装箱内、且通过垫层固定，完成原状土样封装。

步骤1)中，当土质较软时，在土槽4除了取样面的其它三面衬垫垫板，垫板可采取较坚硬的木材。扳动液压千斤顶手柄将取样管3直压入土体，完成取原状土。为避免液压千斤顶超过额定行程，在扳动液压千斤顶手柄时，可在土槽取样面对侧衬垫木材。

步骤3)中，将试验用的切土环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下，放在土样上。在用环刀压削之前用切土刀将土样切削成稍大于环刀直径的土柱。然后将环刀垂直向下压，边压边削，至土样伸出环刀少许，伸出环刀的尺寸两端可均取3cm。在取原状土位置附近，取一些扰动土，粉碎，浇水搅拌至泥浆呈流塑态，将环刀及原状土样用流塑态泥浆包裹，起到保温作用，之间用一定厚度扰动土样分隔，因为环刀两端有余土及一定扰动土样，黏土渗透系数较小，含水量较高的流塑态黏土，几乎不会导致最终想要的原状土样含水率变化。将裹浆后的原状土样先用保鲜膜包裹，保鲜膜质软且薄，可以和裹浆后的原状土样紧密贴合，减少水分的蒸发，并起到一定的束缚作用，然后将其装入塑料袋，塑料袋内多余空气挤出，胶带封口，然后将塑料袋包裹的原状土样放入事先准备好的封装箱内。

本发明的一实施例中，所述封装箱为木箱，垫层为木屑，木箱四周填充木屑，在有六个面的木箱最后一面封口前，木箱中木屑稍高于木箱边缘，稍用力下压最后一面木板至与其他木板接触，封闭木箱，目的在于避免原状土样在运输过程中，因木箱中有多余空间而造成原状土样松散，最后用气枪封口，完成原状土样封装。木箱运到实验室之后，拆掉各种包装以及流塑态的黏土，削去环刀两端余土并削平，得到试样。

本发明开挖土槽，利用液压千斤顶施力，较锤击施力更加均匀可控，对土体扰动小、省力且施力较均匀、操作方便且实用。当土质较硬时，优势更加明显。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液压式取原状粘土的装置，其特征在于，包括：

取样管(3)，所述取样管为分体结构，用于原状黏土取样；

液压千斤顶(1)，用于提供所述取样管(3)插入黏土内取样的动力源；

所述取样管(3)和液压千斤顶(1)在取土位置的土槽(4)内配合使用。

2.根据权利要求1所述的液压式取原状粘土的装置，其特征在于，所述取样管(3)包括沿中心分开的第一半取样管(31)和第二半取样管(32)，所述第一半取样管(31)和第二半取样管(32)扣合连接。

3.根据权利要求2所述的液压式取原状粘土的装置，其特征在于，所述第一半取样管(31)和第二半取样管(32)的连接处的外侧设有分离豁口(33)。

4.根据权利要求3所述的液压式取原状粘土的装置，其特征在于，所述取样管(3)为钢管，厚度为1-3mm。

5.根据权利要求4所述的液压式取原状粘土的装置，其特征在于，所述液压千斤顶(1)的输出端端部设有与输出方向垂直的支撑板(2)，所述支撑板(2)为圆形、且直径大于所述取样管(3)的直径。

6.一种利用权利要求5所述装置取土的方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：

1)取原状土：选好取土地点，在取土位置挖一土槽(4)，将取样管(3)和液压千斤顶(1)放入土槽(4)内，所述液压千斤顶(1)输出端的支撑板(2)与取样管(3)的一端接触，液压千斤顶(1)的尾端和取样管(3)的另一端与土槽(4)的相对的两个内壁接触；通过液压千斤顶(1)推动取样管(3)插入土体内取样；

2)脱原状土：当取样管(3)被压入土体中后，将取样管(3)外侧的土体挖掉，拖住取样管(3)，且向下压取样管(3)，使取样管(3)内的土样与土槽(4)接触处被错开，取满原状土的取样管(3)被取下；在取样管(3)外侧两道分离豁口(33)处施力，将取样管(3)的分体结构打开，取出原状土，完成脱原状土；

3)原状土样封装：通过环刀压削取出的原状土，使原状土呈圆柱状，且在环刀两端留有余土；取一些扰动土制成泥浆，将环刀及原状土样用泥浆包裹后装入密封袋封装；再将封装好的原状土样放入封装箱内、且通过垫层固定，完成原状土样封装。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，当土质较软时，在土槽(4)除了取样面的其它三面衬垫垫板。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，在用环刀压削之前用切土刀将土样切削成稍大于环刀直径的土柱。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述环刀及原状土样用泥浆包裹后，先用保鲜膜包裹，然后用密封袋密封。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述封装箱为木箱，所述垫层为木屑，所述木箱四周填充木屑，在所述木箱最后一面封口前，所述木箱中的木屑稍高于木箱边缘，用力下压最后一面木板将所述木箱封闭，最后用气枪封口，完成原状土样封装。