CN108168942A - 一种古建筑灰土取样器及取样方法 - Google Patents

Abstract

一种古建筑灰土取样器及取样方法，所述的取样器具有由取样机驱动而螺旋钻进的外套钻头、设于外套钻头内的灰土取样机构、轴承、与取样机的机身固定连接的固定杆。灰土取样机构具有呈圆柱体形的取样筒、位于取样筒的顶部中间位置的轴头、位于取样筒底部的第一轴套以及第一取样刃脚、带内螺纹的底盖。取样机构还可以包括一个呈圆柱体形的副取样筒。所述的取样方法包括：采用外套钻头螺旋钻进、外套钻头内部设置灰土取样机构，试样直接进入取样筒，钻进结束后，即取样后第一轴套与底盖螺纹连接，也就是取样后封底盖，将底盖拧紧，拆卸灰土取样机构，试样采样保存。本发明取样时易于操作，能保证取样要求以及试验的准确性，同时还节约了试验费用。

Description

一种古建筑灰土取样器及取样方法

技术领域

本发明涉及一种灰土取样器，特别是一种古建筑灰土取样器，可用于土木工程领域，尤其是古建筑工程。本发明还涉及所述的古建筑灰土取样方法。

背景技术

已有（既有）建筑中的灰土通过多年的胶结作用，形成了一种质地坚硬的建筑材料。对既有建筑，尤其是古建筑进行加固设计、检测鉴定时，灰土的抗压、抗剪强度的参数提取和稳定性评价尤为重要。现阶段，国内对既有建筑的灰土的取样及试验方法均没有明确的规定。并且由于灰土经过交接后，强度均较大，一般会采用现场大块取样，取样方法基本山采用切割或镐凿等方式，然后室内再加工的方法进行。类似方法对文物古建筑来说，影响较大，同时也存在浪费，制样过程弃料太多。

发明人检索到以下相关专利文献：CN206540478U公开了一种园林绿化工程的取芯量树径设备。所述的底板架、轴固定板、握把三者被一枚轴承所贯通，所述的轴承内贯穿固定有转轴机构；所述的转轴机构是由麻花钻头内置空心管，外套钻头套所组成；该实用新型采用底板架一端末固定有尺杆基座，尺杆基座内承插固定有尺杆，尺杆上贯通轴固定板，所述的轴固定板内固定有限位棒的技术手段，实现了一方面可以通过限位棒与转轴机构两点夹持量取树木直径，另外一方面当取下钻头套，可以采用麻花钻头对树干部分进行钻芯，上述手段实现了两方面的功能。CN206891755U公开了一种地质勘测取样设备，包括一钻取组件，一安装架以及设置在安装架上的电机，所述电机的转动轴上设置有一连接套，所述钻取组件包括一外套筒、一内套筒、至少两个轴承、以及圆柱形切刀，圆柱形切刀中部为一空腔体，所述圆柱形切刀的底部设置有环形刀刃；两个轴承套设在所述内套筒上，两个轴承和内套筒固定在所述外套筒的内部，所述圆柱形切刀固定于所述内套筒内，且圆柱形切刀的上端露出所述内套筒的顶部，所述圆柱形切刀的上端与所述连接套固定连接，所述圆柱形切刀的下端露出所述内套筒的尾部；所述外套筒的两端侧壁均横向设置有一操作手柄。

以上这些技术对于如何使本发明的取样器及取样方法做到取样时易于操作、能保证取样要求以及试验的准确性，并未给出具体的指导方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种古建筑灰土取样器，取样时它易于操作，能保证取样要求以及试验的准确性，同时还节约试验费用。

为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种所述的古建筑灰土取样方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种古建筑灰土取样器，具有由取样机驱动而螺旋钻进的外套钻头，其技术方案在于所述的古建筑灰土取样器还具有设于外套钻头内的灰土取样机构、轴承、与取样机的机身固定连接（而固定不动）的固定杆，灰土取样机构具有呈圆柱体形的（主）取样筒、位于取样筒的顶部中间位置的轴头、位于取样筒底部的第一轴套以及第一取样刃脚、带内螺纹的底盖，取样筒的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第一轴套，所述第一轴套带有外螺纹，所述第一取样刃脚由所述第一轴套的底端的环形刀刃形成，灰土取样机构通过所述轴头与固定杆螺纹连接，外套钻头的顶部的轴套连接体与所述轴头之间安装有呈横向设置的上述轴承，所述第一取样刃脚的内侧壁与外套钻头的刃脚的内侧壁（内壁）纵向齐平，取样后所述第一轴套与底盖螺纹连接。

上述技术方案中，本发明的优选方案可以是：上述灰土取样机构通过所述轴头与固定杆螺纹连接的具体结构最好是，所述轴头带有内螺纹，固定杆带有外螺纹，所述轴头通过其内螺纹与固定杆螺纹连接。上述取样筒的内径（侧面内壁的直径）与取样筒的两个底面内壁之间的距离即取样筒的高度之比最好为1:1，即径高比最好为1:1。上述取样机构最好还包括一个呈圆柱体形的副取样筒，副取样筒连接在取样筒的底端，取样筒的内径与取样筒的两个底面内壁之间的距离即取样筒的高度之比为1:1，副取样筒的内径（侧面内壁的直径）与副取样筒的两个底面内壁之间的距离即副取样筒的高度之比为1:1，即径高比为1:1，取样筒和副取样筒两者的内径相同，取样筒的内径和副取样筒的内径其中之一与两者的高度之和（取样筒与副取样筒的组合）的比为1:2，即径高比为1:2，副取样筒的顶部的内侧壁为轴径变大的环形体即第二轴套，所述第二轴套带有内螺纹，副取样筒的顶部通过所述的第二轴套的内螺纹和所述的第一轴套的外螺纹的配合而与取样筒的底部连接在一起，副取样筒的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第三轴套，所述第三轴套带有外螺纹，所述第三轴套的底端的环形刀刃形成第二取样刃脚，所述第二取样刃脚的内侧壁与外套钻头的刃脚的内侧壁纵向齐平，取样后所述第三轴套与底盖螺纹连接。上述的底盖内最好设有用以减轻试样搬运过程中产生振动的软橡胶垫。

一种古建筑灰土取样方法，其技术方案在于所述的古建筑灰土取样方法包括以下工艺步骤：①首先对现场的灰土表面进行打磨，表面平整度达到试验要求；②选配灰土取样筒数量，根据灰土直接剪切试验和单轴抗压强度试样要求数量，选配取样筒数量，确定是否增加副取样筒，进行直接剪切试验的取样器选择径高比为1:1的取样筒，进行单轴抗压试验的取样器增加副取样筒，采取的试样径高比为1:2，即选择径高比为1:2的取样筒与副取样筒的组合；③选定取样位置，固定钻机，保证钻机与被取试样成垂直状态；④开始钻芯取样，保证灰土试样高出取样筒一部分，有副取样筒的还要高出取样筒与副取样筒的组合（高度）一部分，然后将其削平（将灰土试样削平）；⑤采用外套钻头螺旋钻进、外套钻头内部设置灰土取样机构，灰土取样机构具有呈圆柱体形的取样筒、位于取样筒的顶部中间位置的轴头、位于取样筒底部的第一轴套以及第一取样刃脚、带内螺纹的底盖，取样筒的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第一轴套，所述第一轴套带有外螺纹，所述第一取样刃脚由所述第一轴套的底端的环形刀刃形成，在取样机的机身固定连接一个固定杆，灰土取样机构通过所述轴头与固定杆螺纹连接，外套钻头的顶部的轴套连接体与所述轴头之间安装有呈横向设置的上述轴承，所述第一取样刃脚的内侧壁与外套钻头的刃脚的内侧壁纵向齐平，试样直接进入取样筒，钻进结束后，即取样后所述第一轴套与底盖螺纹连接，也就是取样后封底盖，将底盖拧紧；⑥拆卸灰土取样机构，试样采样保存（封存）。试样可封存运输，进行后期室内试验。

本发明所述的古建筑灰土取样器具有由取样机驱动而螺旋钻进的外套钻头、设于外套钻头内的灰土取样机构、轴承、与取样机的机身固定连接的固定杆，这样，它结构简单，取样时易于操作，制作成本低，节省了试验的周期（节省试验时间在35%以上），节约了试验费用（节约试验费用在30%以上），可实现大批量生产，能创造良好的经济效益。

本发明在试样进行室内抗剪试验或单轴抗压试验时，可根据试验需求直接选用径高比为1:1或1:2的试样直接进行试验，减少了试样再加工环节，进一步节省了成本，保证了试验的准确性（检测精度提高了20%以上，检测精度更高）。

综上所述，本发明取样时易于操作，能保证取样要求以及试验的准确性，同时还节约了试验费用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中取样筒与底盖连接在一起的结构示意图（立体图）。

图3为本发明中取样筒、副取样筒、底盖三者连接在一起的结构示意图（立体图）。

图4为本发明中取样筒、副取样筒、底盖三者在拆开时的结构示意图（立体图）。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，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。

实施例1：如图1、图2、图3、图4所示，本发明所述的古建筑灰土取样器具有由取样机驱动而螺旋钻进的外套钻头1、设于外套钻头1内的灰土取样机构2、轴承3、与取样机的机身固定连接（而固定不动）的固定杆4。灰土取样机构2具有呈圆柱体形的（主）取样筒201、位于取样筒201的顶部中间位置的轴头201a、位于取样筒201底部的第一轴套201b以及第一取样刃脚201c、带内螺纹的底盖5。取样筒201的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第一轴套201b，所述第一轴套（201b）带有外螺纹，所述第一取样刃脚201c由所述第一轴套的底端的环形刀刃形成，灰土取样机构2通过所述轴头201a与固定杆4螺纹连接，外套钻头1的顶部的轴套连接体102（的内孔）与所述轴头201a之间安装有呈横向设置的上述轴承3，轴承3为滚动轴承（单列向心球轴承），轴承3的外圈与外套钻头的顶部的轴套连接体102的内孔（中心孔）过度配合（或者过盈）。所述第一取样刃脚201b的内侧壁与外套钻头的刃脚101的内侧壁纵向齐平，取样后所述第一轴套201b与底盖5螺纹连接。

如图1、图2、图3、图4所示，上述灰土取样机构2通过所述轴头201a与固定杆4螺纹连接的具体结构是，所述轴头201a带有内螺纹，固定杆4带有外螺纹，所述轴头201a通过其内螺纹与固定杆4螺纹连接。上述取样筒201的内径（侧面内壁的直径）与取样筒的两个底面内壁之间的距离即取样筒的高度之比为1:1，即径高比为1:1。上述取样机构2还包括一个呈圆柱体形的副取样筒201′，副取样筒201′连接在取样筒201的底端，副取样筒201′的内径（侧面内壁的直径）与副取样筒的两个底面内壁之间的距离即副取样筒的高度之比为1:1，即径高比为1:1，取样筒和副取样筒两者的内径相同，取样筒的内径和副取样筒的内径其中之一与两者的高度之和（取样筒与副取样筒的组合）的比为1:2，即径高比为1:2。副取样筒201′的顶部的内侧壁为轴径变大的环形体即第二轴套201a′，所述第二轴套201a′带有内螺纹，副取样筒201′的顶部通过所述的第二轴套201a′的内螺纹和所述的第一轴套201b的外螺纹的配合而与取样筒201的底部连接在一起。副取样筒201′的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第三轴套201b′，所述第三轴套201b′带有外螺纹，所述第三轴套的底端的环形刀刃形成第二取样刃脚201c′，所述第二取样刃脚201 c′的内侧壁与外套钻头的刃脚101的内侧壁纵向齐平，取样后所述第三轴套201b′与底盖5螺纹连接。上述的底盖5内设有用以减轻试样搬运过程中产生振动的软橡胶垫501。上述的取样筒、副取样筒、轴头可以由钢管（合金钢）制成，上述的固定杆可以由圆钢制成。

实施例2：如图1、图2、图3、图4所示，本发明所述的古建筑灰土取样方法包括以下工艺步骤：①首先对现场的灰土表面进行打磨，表面平整度达到试验要求；②选配灰土取样筒数量，根据灰土直接剪切试验和单轴抗压强度试样要求数量，选配取样筒数量，确定是否增加副取样筒，进行直接剪切试验的取样器选择径高比为1:1的取样筒201，进行单轴抗压试验的取样器增加副取样筒201′，采取的试样径高比为1:2，即选择径高比为1:2的取样筒与副取样筒的组合；③选定取样位置，固定钻机，保证钻机与被取试样成垂直状态；④开始钻芯取样，保证灰土试样高出取样筒一部分，有副取样筒的还要高出取样筒与副取样筒的组合（高度）一部分，然后将其削平（将灰土试样削平）；⑤采用外套钻头1螺旋钻进、外套钻头1内部设置灰土取样机构2，灰土取样机构2具有呈圆柱体形的取样筒201、位于取样筒201的顶部中间位置的轴头201a、位于取样筒201底部的第一轴套201b以及第一取样刃脚201c、带内螺纹的底盖5。取样筒201的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第一轴套201b，所述第一轴套201b带有外螺纹，所述第一取样刃脚201c由所述第一轴套的底端的环形刀刃形成，在取样机的机身固定连接一个固定杆4，灰土取样机构2通过所述轴头201a与固定杆4螺纹连接，外套钻头1的顶部的轴套连接体102与所述轴头201a之间安装有呈横向设置的上述轴承3，所述第一取样刃脚201b的内侧壁与外套钻头的刃脚101的内侧壁纵向齐平，试样直接进入取样筒，钻进结束后，即取样后所述第一轴套201b与底盖5螺纹连接，也就是取样后封底盖，将底盖拧紧；⑥拆卸灰土取样机构2，试样采样保存（封存）。试样可封存运输，进行后期室内试验。

如图1、图2、图3、图4所示，上述的灰土取样机构2通过所述轴头201a与固定杆4螺纹连接的具体结构是，所述轴头201a带有内螺纹，固定杆4带有外螺纹，所述轴头201a通过其内螺纹与固定杆4螺纹连接。上述取样机构2还包括一个呈圆柱体形的副取样筒201′，副取样筒201′连接在取样筒201的底端，取样筒201的内径与取样筒的两个底面内壁之间的距离即取样筒的高度之比为1:1，副取样筒201′的内径与副取样筒的两个底面内壁之间的距离即副取样筒的高度之比为1:1，取样筒和副取样筒两者的内径相同，取样筒的内径和副取样筒的内径其中之一与两者的高度之和（取样筒与副取样筒的组合）的比为1:2，即径高比为1:2。副取样筒201′的顶部的内侧壁为轴径变大的环形体即第二轴套201a′，所述第二轴套201a′带有内螺纹，副取样筒201′的顶部通过所述的第二轴套201a′的内螺纹和所述的第一轴套201b的外螺纹的配合而与取样筒201的底部连接在一起，副取样筒（201′）的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第三轴套201b′，所述第三轴套201b′带有外螺纹，所述第三轴套的底端的环形刀刃形成第二取样刃脚201c′，所述第二取样刃脚201 c′的内侧壁与外套钻头的刃脚101的内侧壁纵向齐平。取样后所述第三轴套201b′与底盖5螺纹连接。上述的底盖5内设有用以减轻试样搬运过程中产生振动的软橡胶垫501。上述的取样筒的内径、副取样筒的内径可以皆为5cm。

本发明结构简单，取样时易于操作，制作成本低，节省了试验的周期（节省试验时间在35%以上），节约了试验费用（节约试验费用在30%以上），可实现大批量生产，能创造良好的经济效益。本发明在试样进行室内抗剪试验或单轴抗压试验时，可根据试验需求直接选用径高比为1:1或1:2的试样直接进行试验，减少了试样再加工环节，进一步节省了成本，保证了试验的准确性（检测精度提高了20%以上，检测精度更高）。

综上所述，本发明取样时易于操作，能保证取样要求以及试验的准确性，同时还节约了试验费用。

Claims (10)

1.一种古建筑灰土取样器，具有由取样机驱动而螺旋钻进的外套钻头（1），其特征在于所述的古建筑灰土取样器还具有设于外套钻头（1）内的灰土取样机构（2）、轴承（3）、与取样机的机身固定连接的固定杆（4），灰土取样机构（2）具有呈圆柱体形的取样筒（201）、位于取样筒（201）的顶部中间位置的轴头（201a）、位于取样筒（201）底部的第一轴套（201b）以及第一取样刃脚（201c）、带内螺纹的底盖（5），取样筒（201）的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第一轴套（201b），所述第一轴套（201b）带有外螺纹，所述第一取样刃脚（201c）由所述第一轴套的底端的环形刀刃形成，灰土取样机构（2）通过所述轴头（201a）与固定杆（4）螺纹连接，外套钻头（1）的顶部的轴套连接体（102）与所述轴头（201a）之间安装有呈横向设置的上述轴承（3），所述第一取样刃脚（201b）的内侧壁与外套钻头的刃脚（101）的内侧壁纵向齐平，取样后所述第一轴套（201b）与底盖（5）螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的古建筑灰土取样器，其特征在于上述灰土取样机构（2）通过所述轴头（201a）与固定杆（4）螺纹连接的具体结构是，所述轴头（201a）带有内螺纹，固定杆（4）带有外螺纹，所述轴头（201a）通过其内螺纹与固定杆（4）螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的古建筑灰土取样器，其特征在于上述取样筒（201）的内径与取样筒的两个底面内壁之间的距离即取样筒的高度之比为1:1，即径高比为1:1。

4.根据权利要求1所述的古建筑灰土取样器，其特征在于上述取样机构（2）还包括一个呈圆柱体形的副取样筒（201′），副取样筒（201′）连接在取样筒（201）的底端，取样筒（201）的内径与取样筒的两个底面内壁之间的距离即取样筒的高度之比为1:1，副取样筒（201′）的内径与副取样筒的两个底面内壁之间的距离即副取样筒的高度之比为1:1，即径高比为1:1，取样筒和副取样筒两者的内径相同，取样筒的内径和副取样筒的内径其中之一与两者的高度之和的比为1:2，即径高比为1:2，副取样筒（201′）的顶部的内侧壁为轴径变大的环形体即第二轴套（201a′），所述第二轴套（201a′）带有内螺纹，副取样筒（201′）的顶部通过所述的第二轴套（201a′）的内螺纹和所述的第一轴套（201b）的外螺纹的配合而与取样筒（201）的底部连接在一起，副取样筒（201′）的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第三轴套（201b′）， 所述第三轴套（201b′）带有外螺纹，所述第三轴套的底端的环形刀刃形成第二取样刃脚（201c′），所述第二取样刃脚（201 c′）的内侧壁与外套钻头的刃脚（101）的内侧壁纵向齐平，取样后所述第三轴套（201b′）与底盖（5）螺纹连接。

5.根据权利要求1或4所述的古建筑灰土取样器，其特征在于上述的底盖（5）内设有用以减轻试样搬运过程中产生振动的软橡胶垫（501）。

6.一种古建筑灰土取样方法，其特征在于所述的古建筑灰土取样方法包括以下工艺步骤：①首先对现场的灰土表面进行打磨，表面平整度达到试验要求；②选配灰土取样筒数量，根据灰土直接剪切试验和单轴抗压强度试样要求数量，选配取样筒数量，确定是否增加副取样筒，进行直接剪切试验的取样器选择径高比为1:1的取样筒（201），进行单轴抗压试验的取样器增加副取样筒201′，采取的试样径高比为1:2，即选择径高比为1:2的取样筒与副取样筒的组合；③选定取样位置，固定钻机，保证钻机与被取试样成垂直状态；④开始钻芯取样，保证灰土试样高出取样筒一部分，有副取样筒的还要高出取样筒与副取样筒的组合一部分，然后将其削平；⑤采用外套钻头（1）螺旋钻进、外套钻头（1）内部设置灰土取样机构（2），灰土取样机构（2）具有呈圆柱体形的取样筒（201）、位于取样筒（201）的顶部中间位置的轴头（201a）、位于取样筒（201）底部的第一轴套（201b）以及第一取样刃脚（201c）、带内螺纹的底盖（5），取样筒（201）的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第一轴套（201b），所述第一轴套（201b）带有外螺纹，所述第一取样刃脚（201c）由所述第一轴套的底端的环形刀刃形成，在取样机的机身固定连接一个固定杆（4），灰土取样机构（2）通过所述轴头（201a）与固定杆（4）螺纹连接，外套钻头（1）的顶部的轴套连接体（102）与所述轴头（201a）之间安装有呈横向设置的上述轴承（3），所述第一取样刃脚（201b）的内侧壁与外套钻头的刃脚（101）的内侧壁纵向齐平，试样直接进入取样筒，钻进结束后，即取样后所述第一轴套（201b）与底盖（5）螺纹连接，也就是取样后封底盖，将底盖拧紧；⑥拆卸灰土取样机构（2），试样采样保存。

7.根据权利要求6所述的古建筑灰土取样方法，其特征在于上述的灰土取样机构（2）通过所述轴头（201a）与固定杆（4）螺纹连接的具体结构是，所述轴头（201a）带有内螺纹，固定杆（4）带有外螺纹，所述轴头（201a）通过其内螺纹与固定杆（4）螺纹连接。

8.根据权利要求6所述的古建筑灰土取样方法，其特征在于上述取样机构（2）还包括一个呈圆柱体形的副取样筒（201′），副取样筒（201′）连接在取样筒（201）的底端，取样筒（201）的内径与取样筒的两个底面内壁之间的距离即取样筒的高度之比为1:1，副取样筒（201′）的内径与副取样筒的两个底面内壁之间的距离即副取样筒的高度之比为1:1，取样筒和副取样筒两者的内径相同，取样筒的内径和副取样筒的内径其中之一与两者的高度之和的比为1:2，即径高比为1:2，副取样筒（201′）的顶部的内侧壁为轴径变大的环形体即第二轴套（201a′），所述第二轴套（201a′）带有内螺纹，副取样筒（201′）的顶部通过所述的第二轴套（201a′）的内螺纹和所述的第一轴套（201b）的外螺纹的配合而与取样筒（201）的底部连接在一起，副取样筒（201′）的底部的外侧壁为轴径变小的环形体即第三轴套（201b′），所述第三轴套（201b′）带有外螺纹，所述第三轴套的底端的环形刀刃形成第二取样刃脚（201c′），所述第二取样刃脚（201 c′）的内侧壁与外套钻头的刃脚（101）的内侧壁纵向齐平，取样后所述第三轴套（201b′）与底盖（5）螺纹连接。

9.根据权利要求6所述的古建筑灰土取样方法，其特征在于上述的底盖（5）内设有用以减轻试样搬运过程中产生振动的软橡胶垫（501）。

10.根据权利要求6所述的古建筑灰土取样方法，其特征在于上述的取样筒的内径、副取样筒的内径皆为5cm。