CN108519249A - 一种大型多段原状土取土器及取样方法 - Google Patents

Abstract

一种大型多段原状土取土器及取样方法涉及建筑取土领域，可以降低劳动强度，能够在获得较大范围的原状土土样。该取土器包括：顶板、取土箱、取土盒、提土设备和削土设备；取土盒安装在取土箱内；顶板设置在取土盒上端；提土设备设置在取土箱外，用于取土后对取土箱施向上的力，将土样取出；削土设备安装在取土箱夹层内，用于水平方向切割土样。本发明能很好的解决现有大型取土器单次取土深度较浅、对原状土扰动较大的缺陷。解决了土样提出困难的问题；取土箱可拆装，方便取样后脱样；内置多段取土盒，方便取样后的包样；内置多段取土盒可拆装，方便进行后期室内试验。装置方法操作简单、对土样扰动小、劳动强度低、利于进行原状土的相关研究。

Description

一种大型多段原状土取土器及取样方法

技术领域

本发明涉及建筑取土领域，具体涉及一种大型多段原状土取土器及取样方法。

背景技术

为了研究桩的承载特性，需要对桩土相互作用进行相关的研究，其中室内取土试验研究是一种非常有效、经济、直观的方法，而室内取土试验研究结果的准确性受试验用土的影响较大，所以如何取得原状土是确保试验结果是否可靠的关键因素之一。

目前工程中常用的取土方式有机械钻孔取样和人工挖掘取样。机械钻孔取样通常利用钻机钻孔，然后压入取土器，装满后提出，这种方法取出的土样尺寸较小，通常适用于勘察及室内土工试验，不适合室内模型桩试验。人工挖掘取样一般是利用坑探槽，采用人工挖掘的方式采集原状土样，这种方法可以获得较大尺寸的土样，但随着土样尺寸的增大、土样深度的增加，提土难度会有所增加，从而消耗的人力就越多、效率越低。而目前某些用于室内试验的大型取土设备取土深度较浅，而且需要将取土器周围土体挖开后，才能将取土器取出，另外由于土体之间有粘结力的作用，所以使得下部土体很难掏出，不仅增加劳动强度，而且会对下部土体产生很大的扰动，降低了其物理力学性能，造成试验结果的偏差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种大型多段原状土取土器及取样方法，可以降低劳动强度，并且能够在获得较大范围的原状土土样。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种大型多段原状土取土器，该取土器包括：活动顶板、取土箱、取土盒、提土设备和削土设备；所述取土盒安装在所述取土箱内；所述活动顶板设置在所述取土盒上端；所述提土设备设置在取土箱外两端，用于取土后对所述取土箱施加向上的力，将土样取出；所述削土设备安装在取土箱的夹层内，用于水平方向切割土样。

一种大型多段原状土取土方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将取土盒放置在取土箱内，盖上活动顶板，通过静压法将取土箱压入土中，在所述取土箱的端面下放设置千斤顶；

步骤二：转动旋转手柄，旋转手柄带动连接杆转动，进而带动齿轮沿着齿条转动，在定位箱的作用下，连接杆沿着滑杆方向向前移动，同时固定在连接杆上的削土刀也沿着滑杆方向向前移动，切割取土盒底部的土体；

步骤三：通过千斤顶和传力柱顶起提土手柄，进而将取土箱提出，取出取土盒，将整个试件包裹好，完成原状土取样。

本发明的有益效果是：本发明能很好的解决现有大型取土器单次取土深度较浅、对原状土扰动较大的缺陷。取土箱底部设置的削土刀可以切割底部土体，很好的解决了土样提出困难的问题；同时，取土箱可拆装，方便取样后脱样；内置多段取土盒，方便取样后的包样；内置多段取土盒可拆装，方便进行后期室内试验。该装置操作简单、对土样扰动小、劳动强度低、利于进行原状土的相关研究。

附图说明

图1本发明一种大型多段原状土取土器的剖视图。

图2是本发明大型多段原状土取土器活动顶板断面示意图；

图3是本发明大型多段原状土取土器断面示意图；

图4本发明一种大型多段原状土取土器取土箱上端削土设备的局部示意图。

图5本发明一种大型多段原状土取土器取土箱下端削土设备的局部示意图。

图中：1、旋转手柄，2、连接杆，3、取土箱，4、活动顶板，5、第二齿条，6、定位箱，7、齿轮，8、滑杆，9、取土盒，10、削土刀，11、提土手柄，12、垫片，13、传力柱，14、千斤顶，15、刀头，16、凹槽，17、凸起，18、活动面板，19、通槽，20、卡具，21、卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种大型多段原状土取土器，包括活动顶板4、取土箱3、取土盒9、提土设备、削土设备；所述取土盒9安装在所述取土箱3内；所述活动顶板4设置在所述取土盒9上端；所述提土设备设置在取土箱3外，用于取土后对所述取土箱3施加向上的力，将土样取出；所述削土设备安装在取土箱3的夹层内，用于水平方向切割土样。

所述取土箱3内环表面由上至下依次设有凸起17和凹槽16，所述凸起17为内台肩，目的是为了与取土盒9下端面相配合，在提起的过程中，提供一个施力点，防止取土盒9过重，提起时发生滑落现象。所述凹槽16的目的是在封闭的空间内，将削土刀10放置在其中。所述取土箱3的内部与所述取土盒9相配合，所述取土箱3的底部四周设有可拆卸刀头15，并且取土盒9的底部高度小于所述取土箱3的底部。当对活动顶板4施向下的力时，所述取土箱3上的刀头15在接触土面时可以帮助取土器快速向下运动。所述取土箱3为T型结构，两端为提土手柄11，其下端面分别安装提土设备；所述提土设备包括：垫片12、传力柱13和千斤顶14，所述千斤顶14放置在水平面上，上方依次设置传力柱13和垫片12，所述垫片12与所述下端面接触配合。本实施例中，千斤顶14为液态千斤顶，当取土工作完成后，启动时两侧同时对液压千斤顶施加油压，液压千斤顶开始工作，从而将取土箱3顶起，当液压千斤顶达到上升极限时，可增加安装垫片12及传力柱13的数量。

所述削土设备包括：安装在所述取土箱3夹层顶部侧壁相对两面的两根第一齿条和底部侧壁相对两面的两根第二齿条5；其中四根齿条相互平行。两根竖直贯穿于活动顶板4和取土箱3的连接杆2，每个连接杆2上下固定两个齿轮7，分别在对应的取土箱3上端的第一齿条与取土箱3下端的第二齿条5啮合并往复运动；其中两个连接杆2相互平行。在所述凹槽16内部设置一片削土刀10，所述削土刀10的两端固定在连接杆2上；齿轮7的上方。在所述两个连接杆2的上端部安装旋转手柄1；如图2所示，所述活动顶板4上表面设有两个与齿条平行的通槽19，以便连接杆2在其中运动。取土盒9的两侧底部也各有一槽，以便削土刀10在其中滑动。

在本实施例中，如图3所示，所述活动顶板4为方形结构。所述取土箱3由三块固定面板和一块活动面板18组成，固定面板有小凹槽，活动面板以拼插方式与固定面板配合连接，形成一个无底、无盖的箱体，以便取出后方便拆卸。其中安装削土设备的相对两个面板部分为中空状态，另外对应两个面为实心结构，四个面板的下端为实心状态。所述取土盒9也由三块固定面板和一块活动面板组成，固定面板有小凹槽，活动面板以拼插方式与固定面板配合连接，形成一个无底、无盖的盒体，后期在试验过程中可将活动面板卸下，安装上同样尺寸的透明材质的面板进行试验，以便观察盒体内的土样。所述刀头15为一个整体，相对两侧设有卡具21，取土箱3实心结构的两个面下端开有卡槽，所述刀头15与所述取土箱3插接。当刀头15过度磨损后，可以从取土箱3上取下，更换新刀头15。所述削土刀10的宽度小于所述凹槽16的长度，这样可以通过取土盒9特殊的结构保护削土刀10在取土过程中不会受到土体的破坏，同时避免削土刀10与齿轮7之间的相互摩擦，保证削土刀10的完整性。在本实施例中，削土刀10为不锈钢材质，厚度为3mm，两边开刃。

为了保证削土设备的正常运行，在取土箱3夹层上端的两根第一齿条的上方，如图4所示，和在所述取土箱夹层底部的两根第二齿条5的下方，如图5所示，设置滑杆8，所述滑杆8与所述齿条相互平行设置，在所述滑杆8上设置定位箱6，所述定位箱6固定在所述连接杆2上，通过扭动旋转手柄1，使连接杆2带动齿轮7在对应齿条上往复运动，所述定位箱6也在对应所述滑杆8往复运动运动。通过滑杆8和定位箱6保证齿轮7沿着各自对应的齿条运动，不会因施力大小导致齿轮7脱离轨道，使削土刀10的实现削土功能。当对活动顶板4施向下的力时，土体与取土器之间会产生相互作用力，容易将所述取土箱3内的部分削土设备损坏，在所述取土箱3下端的第二齿条5、齿轮7、滑杆8和定位箱6外设有密封装置，通过钢板将部分削土设备密封起来，起到对部分削土设备保护的作用。

方便进行后期室内试验，本实施例中，所述取土箱内的取土盒9的个数为三个。

一种大型多段原状土取土方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将取土箱3放置在取土位置，将取土盒9放置在取土箱3中，盖上活动顶板4，通过静力加载的方式，将取土箱3压入预定深度，此时，取土箱3的端面应与地面有一定的距离，方便放置液压千斤顶。

步骤二：在两个连接杆2顶部安装上旋转手柄1，通过转动旋转手柄1可以带动连接杆2转动，进而同时使两个连接杆2的上齿轮和下齿轮分别与设置在取土箱3内部第一齿条和第二齿条5啮合。连接杆2带动位于取土盒底部削土刀10沿着滑杆8方向移动，切断底部土体。

步骤三：切割土体后，在取土箱3的端部下方分别放置安装垫片12和传力柱13，两侧同时对液压千斤顶施加油压，从而将取土箱3顶起，当液压千斤顶达到上升极限时，可增加安装垫片12及传力柱13的数量。取土箱3提出后，将取土箱3的活动面板卸下，分别取出内置取土盒9，安装上同样尺寸的透明玻璃板进行试验或者将土样取出，当刀头15过度磨损后，将刀头15从取土箱3上卸下，换上新刀头15。

Claims (9)

1.一种大型多段原状土取土器，其特征在于，该取土器包括：活动顶板、取土箱、取土盒、提土设备和削土设备；所述取土盒安装在所述取土箱内；所述活动顶板设置在所述取土盒上端；所述提土设备设置在取土箱两端，用于取土后对所述取土箱施向上的力，将土样取出；所述削土设备安装在取土箱的夹层内，用于水平方向切割土样。

2.根据权利要求1所述的一种大型多段原状土取土器，其特征在于，所述取土箱内环表面由上至下依次设有凸起和凹槽，所述凸起与所述取土盒的下端面配合安装；所述取土箱为T型结构，底部四周设有刀头；所述取土箱的两端为提土手柄，下端面分别安装提土设备；所述提土设备包括：垫片、传力柱和千斤顶，所述千斤顶放置在水平面上，上方依次设置传力柱和垫片，所述垫片与所述下端面接触配合；所述削土设备包括：安装在所述取土箱夹层顶部侧壁相对两面的两根齿条和所述取土箱夹层底部侧壁相对两面的两根齿条；两根竖直贯穿于活动顶板和取土箱的连接杆，每个连接杆上下固定两个齿轮，分别在对应的活动顶板齿条和取土箱齿条上往复运动；在所述凹槽内部设置一片削土刀，所述削土刀的两端固定在连接杆上；在所述两个连接杆的上端部安装旋转手柄；所述活动顶板上表面设有两个与齿条平行的通槽，所述取土箱底部相对两侧壁设有用于削土刀运动的通槽。

3.根据权利要求2所述的一种大型多段原状土取土器，其特征在于，在所述取土箱夹层内表面底顶部部的两根齿条的上方和在所述取土箱夹层内表面底部的两根齿条的下方设置与齿条平行的滑杆，在所述滑杆上设置定位箱，所述定位箱固定在所述连接杆上，所述定位箱与所述滑杆产生相对运动。

4.根据权利要求2所述的一种大型多段原状土取土器，其特征在于，所述取土盒由三片固定板和一片活动板组成。

5.根据权利要求1或2所述的一种大型多段原状土取土器，其特征在于，所述安装削土设备的取土箱面为部分空心结构，另外两个面为实心结构。

6.根据权利要求1所述的一种大型多段原状土取土器，其特征在于，所述取土箱下端，安装刀头的四周侧面为实心面的。

7.根据权利要求2所述的一种大型多段原状土取土器，其特征在于，所述取土盒的个数为2-4个。

8.根据权利要求2所述的一种大型多段原状土取土器，其特征在于，所述取土箱下底面的相对两侧设有卡槽，所述刀头上端的卡具与所述卡槽插接配合。

9.基于权利要求1-8所述的一种大型多段原状土取土器的取土方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：将取土盒放置在取土箱内，盖上活动顶板，通过静压法将取土箱压入土中并在取土箱提土手柄下端设置千斤顶；

步骤二：转动旋转手柄，旋转手柄带动连接杆转动，进而带动齿轮沿着齿条转动，在定位箱的作用下，连接杆沿着滑杆方向向前移动，同时固定在连接杆上的削土刀也沿着滑杆方向向前移动，切割取土盒底部的土体；

步骤三：通过千斤顶和传力柱顶起提土手柄，进而将取土箱提出，取出取土盒，将整个试件包裹好，完成原状土取样。