CN107676087B - 一种软土的静三轴原位取土器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软土的静三轴原位取土器，包括外管、锥形套管、螺纹柱、取土筒、取土筒套管、外管凹槽、取土筒连接片、滑块、中轴杆、扇形阀片、滑栓、弹簧、连接轴杆、管靴、刃口和滑门，所述外管通过螺纹连接锥形套管，在锥形套管上部设有螺纹柱体；且外管与管靴通过螺纹连接，管靴内部通过连接轴杆设有六片扇形阀片，且在管靴的下部设有刃口，在外管内部设有取土筒，在取土器提拉过程中，通过弹簧的弹力作用使扇形阀片切割土体，与此同时封闭管靴。本发明具有使用范围广、对原状土样的扰动小、效率高、结构先进合理、操作简单等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种地质勘探及土体试验用取土器，具体是一种软土的静三轴原位取土器。
背景技术
取土器是目前工程地质勘查中必不可少的常规设备。在土层中取得尽可能保持原状的土样，进行室内试验获得力学指标，为后期设计提供依据。因此取土器的合理设计与方便操作是至关重要的环节。
土的静三轴压缩试验是室内土工试验的一种常用方法，用于测定不同条件下的抗剪强度参数，应用原理为摩尔库伦定律。
传统试样的制备过程：用钻探机钻至预定深度，通过探槽取出大体积的土块，然后运回实验室，用钢丝锯和切土刀切割分成毛坯，再在指定的三轴试样修土器中进行精细修制成型。传统方法存在很多不足：取样过程通过提拉式分离土体，软土在其过程中极易受损断裂破坏或扰动，严重影响土的原状性；在实验室内切削过程中不但成功率低、耗时而且对土的扰动也是很大的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软土的静三轴原位取土器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种软土的静三轴原位取土器，包括外管、锥形套管、螺纹柱、取土筒、取土筒套管、外管凹槽、取土筒连接片、滑块、中轴杆、扇形阀片、滑栓、弹簧、连接轴杆、管靴、刃口和滑门，所述外管通过螺纹连接锥形套管，在锥形套管上部设有螺纹柱；且外管与管靴通过螺纹连接，管靴内部通过连接轴杆设有六片扇形阀片，且在管靴的下部设有刃口，在外管内部设有取土筒，在取土器提拉过程中，通过弹簧的弹力作用使扇形阀片切割土体，与此同时封闭管靴；所述取土筒通过取土筒套管固定于取土筒连接片上，取土筒连接片通过两侧滑块固定于外管内部的环形的外管凹槽内。
作为本发明进一步的方案：所述取土筒一共有四个，四个取土筒的顶端齐平，俯视观察时，四个取土筒成正方形形状排布。
作为本发明再进一步的方案：所述取土筒套管与取土筒的连接方式为一个取土筒配有上下两个取土筒套管，且取土筒与上下两个取土筒套管通过螺纹连接，其整体为可拆卸式的半开式结构。
作为本发明再进一步的方案：所述取土筒连接片的两端部均设有滑块，可在外管内部的外管凹槽内自由移动，外管的旋转不会引起取土筒以及取土筒连接片的转动。
作为本发明再进一步的方案：所述扇形阀片与弹簧和连接轴杆端部相连接，且在与扇形阀片相连接的弹簧和连接轴杆端部也安装有对应规格的滑块，使得上述结构可在管靴内部的环形凹槽内自由移动，外管的旋转不会引起其转动。
作为本发明再进一步的方案：所述管靴内部设有六个扇形阀片，外管连同管靴的旋转会使滑栓端部的凸体移动至滑门处，在取土器提拉过程中，通过弹簧的弹力作用使扇形阀片切割土体，与此同时封闭管靴。
作为本发明再进一步的方案：所述所述取土筒和管靴底部均设有内倾的刃口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
取样效率高，速度快。由于本发明可以一次性取四个试样，而且不用运回实验室进行切削处理，避免了切削过程所花费的时间和土样的破坏，大大提高了取样的效率缩短了试验的进程。
试样所受扰动小，尽可能的保持原状性。由于取土筒和管靴底部均设有内倾的刃口，所以取土器压入土体时钻机施力小，土体所受的压力较小，减小了由于土受压而导致的扰动。
在外管及管靴旋转过程中，其内部结构均通过滑块在凹槽内滑动而保持内部结构以及土体不发生转动，保持了土体的原状性。外管连同管靴的旋转会使滑栓端部凸体移动至滑门处，在取土器提拉过程中的弹簧弹力作用下会使阀片切割土体，避免传统提拉式导致软土的断裂以及扰动。
将取土筒从套管上旋下后，立即在取土筒的两端螺纹处用螺母旋合固定，在运输过程中可以降低震动对试样的影响。取土筒为半开式的结构，可直接取出试样，再将试样的上部与下部去除一层，留有原状程度高的部分试样。
结构简单，易于维护。本发明多处采用的是螺纹连接方式固定，易于拆卸组装和清洗。
附图说明
图1为软土的静三轴原位取土器的结构示意图。
图2为软土的静三轴原位取土器中管靴部分的扇形阀片下摆状态的俯视图。
图中：外管1、锥形套管2、螺纹柱3、取土筒4、取土筒套管5、外管凹槽6、取土筒连接片7、滑块8、中轴杆9、扇形阀片10、滑栓11、弹簧12、连接轴杆13、管靴14、刃口15和滑门16。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种软土的静三轴原位取土器，包括外管1、锥形套管2、螺纹柱3、取土筒4、取土筒套管5、外管凹槽6、取土筒连接片7、滑块8、中轴杆9、扇形阀片10、滑栓11、弹簧12、连接轴杆13、管靴14、刃口15和滑门16，所述外管1通过螺纹连接锥形套管2，在锥形套管2上部设有螺纹柱体3；且外管1与管靴14通过螺纹连接，管靴14内部通过连接轴杆13设有六片扇形阀片10，且在管靴14的下部设有刃口15，在外管1内部设有取土筒4，在取土器提拉过程中，通过弹簧12的弹力作用使扇形阀片10切割土体，与此同时封闭管靴14；所述取土筒4通过取土筒套管5固定于取土筒连接片7上，取土筒连接片7通过两侧滑块8固定于外管1内部的环形的外管凹槽6内。
所述取土筒4一共有四个，四个取土筒4的顶端齐平，俯视观察时，四个取土筒4成正方形形状排布。
所述取土筒套管5与取土筒4的连接方式为一个取土筒4配有上下两个取土筒套管5，且取土筒4与上下两个取土筒套管5通过螺纹连接，其整体为可拆卸式的半开式结构。
所述取土筒连接片7的两端部均设有滑块8，可在外管1内部的外管凹槽6内自由移动，外管1的旋转不会引起取土筒4以及取土筒连接片7的转动。
所述扇形阀片10与弹簧12和连接轴杆13端部相连接，且在与扇形阀片10相连接的弹簧12和连接轴杆13端部也安装有对应规格的滑块，使得上述结构可在管靴14内部的环形凹槽内自由移动，外管1的旋转不会引起其转动。
所述管靴14内部设有六个扇形阀片10，外管1连同管靴14的旋转会使滑栓11端部的凸体移动至滑门16处，在取土器提拉过程中，通过弹簧12的弹力作用使扇形阀片10切割土体，与此同时封闭管靴14。
所述所述取土筒4和管靴14底部均设有内倾的刃口15。
本发明的工作原理是：
将发明利用通用钻探机具钻至预定深度土层中，利用静压方式把本发明压入钻孔底部土层中进行取样。取土完成后，通关钻探机具旋转取土器外管1及管靴14直至滑栓11端部的凸体运动至滑门16，压缩状态下弹簧12的弹力促使阀片10做下摆运动，缓慢提拉取土器，管靴14内的土体会在提拉过程中被扇形阀片10切割，直至扇形阀片运动至水平状态，封闭管靴14，此时从钻孔中取出本发明，卸下取土筒4，放到密闭箱中运输回实验室，做简单处理后即可试验。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种软土的静三轴原位取土器，包括外管(1)、锥形套管(2)、螺纹柱(3)、取土筒(4)、取土筒套管(5)、外管凹槽(6)、取土筒连接片(7)、滑块(8)、扇形阀片(10)、弹簧(12)、连接轴杆(13)、管靴(14)和刃口(15)，其特征在于，所述外管(1)通过螺纹连接锥形套管(2)，在锥形套管(2)上部设有螺纹柱(3)；且外管(1)与管靴(14)通过螺纹连接，管靴(14)内部通过连接轴杆(13)设有六片扇形阀片(10)，且在管靴(14)的下部设有刃口(15)，在外管(1)内部设有取土筒(4)，在取土器提拉过程中，通过弹簧(12)的弹力作用使扇形阀片(10)切割土体，与此同时封闭管靴(14)；所述取土筒(4)通过取土筒套管(5)固定于取土筒连接片(7)上，取土筒连接片(7)通过两侧滑块(8)固定于外管(1)内部的环形的外管凹槽(6)内；
所述取土筒连接片(7)的两端部均设有滑块(8)，可在外管(1)内部的外管凹槽(6)内自由移动，外管(1)的旋转不会引起取土筒(4)以及取土筒连接片(7)的转动；
所述管靴(14)内部设有六个扇形阀片(10)，外管(1)连同管靴(14)的旋转会使滑栓(11)端部的凸体移动至滑门(16)处，在取土器提拉过程中，通过弹簧(12)的弹力作用使扇形阀片(10)切割土体，与此同时封闭管靴(14)。
2.根据权利要求1所述的软土的静三轴原位取土器，其特征在于，所述取土筒(4)一共有四个，四个取土筒(4)的顶端齐平，俯视观察时，四个取土筒(4)成正方形形状排布。
3.根据权利要求1所述的软土的静三轴原位取土器，其特征在于，所述取土筒套管(5)与取土筒(4)的连接方式为一个取土筒(4)配有上下两个取土筒套管(5)，且取土筒(4)与上下两个取土筒套管(5)通过螺纹连接，其整体为可拆卸式的半开式结构。
4.根据权利要求1所述的软土的静三轴原位取土器，其特征在于，所述与扇形阀片(10)相连接的弹簧(12)和连接轴杆(13)端部也安装有对应规格的滑块，使得上述结构可在管靴(14)内部的环形凹槽内自由移动，外管(1)的旋转不会引起其转动。
5.根据权利要求1所述的软土的静三轴原位取土器，其特征在于，所述所述取土筒(4)和管靴(14)底部均设有内倾的刃口(15)。
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