CN109238771A - 适用于砂性土的薄壁取土器及取样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于砂性土的薄壁取土器，包括薄壁取样筒和管靴，管靴的上端连接设有施力器、下端设有取土刃口，施力器包括密闭盖装在管靴上端的施力器盖，且施力器盖上设有排气孔，排气孔上安装设有加压排气阀；加压排气阀包括阀体，阀体的下端设有与排气孔密闭连接的螺纹连接头，且阀体内设有排气腔和连接排气腔与薄壁取样筒内部空间的排气通道，排气通道的上端呈外径沿着从上至下的方向逐渐减小的锥形口；排气腔内设有排气塞，排气塞的下端设有与锥形口配合的锥形塞，排气塞的顶面与阀体之间设有用于调节排气压力的预压力调节机构，且排气腔上设有排气口；薄壁取样筒采用塑料制成。本发明还公开了一种适用于砂性土的薄壁取样方法。

Description

适用于砂性土的薄壁取土器及取样方法
技术领域
本发明涉及一种土样取样器，具体的为一种适用于砂性土的薄壁取土器及取样方法。
背景技术
随着建筑、市政、交通等行业大型工程建设的不断发展，勘测设计水平得到了很大提高，对薄壁取土器在工程界中提高工作效率的实用性也随之提高。
目前对于取样土体，往往要求其保持原状。但是，土体是由固体物质、水和气体组成的三相体系，土体结构相对较为松散，尤其对于砂性土，由于其粘聚力非常小，在取样操作、试样封装、贮存、运输过程中，极易扰动破坏其原有结构体系，造成土体原状取样困难，甚至取样失败，从而降低了工作效率。
为了满足这种不断提升的取样要求及薄壁取土器在工程界中提高工作效率的实用性，有必要研发一种对原状砂土扰动小，不易造成取样土体松散，便于原状土体取样、封装以及后期运输、转移的原状砂土取样装置及方法研发新的取样装置及取样方法。
现有的薄壁取土器通过如减少壁厚等各种措施减少取土时的扰动，但是在取土器推出土样时而造成的二次扰动问题以及取土器的装置复杂、拆装不灵活等问题还亟待解决。如公开号为CN104729873A的中国专利公开了一种线路简易钻探环刀取原状样装置，包括束节式敞口环刀取土器、与束节式敞口环刀取土器配合使用的加压上提助力装置以及环刀土样保存装置；所述的束节式敞口环刀取土器包括一个固定半合取样管，在固定半合取样管的一端安装一个封闭锥筒，在所述的封闭锥筒内设有一个与固定半合取样管相连通的通孔，且在通孔内放置一个球阀，在封闭锥筒的端部设置一个与其相连的空心钻杆，在封闭锥筒上设有透气孔；所述的加压上提助力装置安装在空心钻杆的上。该线路简易钻探环刀取原状样装置采用扣合在一起的固定半合取样管和可拆卸半合取样管组成的管状结构来实现土样取样，在取样后虽然可以将可拆卸半合取样管从固定半合取样管上拆下，但取出的土样均位于环刀内部，需将土样从环刀内部取出，不可避免地会对土样造成二次扰动，并存在结构复杂、拆装不灵活的问题。
另外，现有的取样器在取样前，需要将取样区域外层的沙土刨除，但在取样过程中，直接利用取样器取样。然而，在将取样区域外的沙土刨除后，取样的沙土内发生了压力变化，现有的取样器并不能完全模拟沙土在自重压力下的状态。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于砂性土的薄壁取土器及取样方法，不仅能够消除对土样的二次扰动，增加取样成功率，而且能够根据取样时刨除的表层厚度来模拟沙土自重压力，得到的土样能够保持原状。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明首先提出了一种适用于砂性土的薄壁取土器，包括薄壁取样筒和套装在所述薄壁取样筒外的管靴，所述管靴的上端连接设有施力器、下端设有取土刃口，所述施力器包括密闭盖装在所述管靴上端的施力器盖，所述施力器盖的顶面中部设有施力柄，且所述施力器盖上设有排气孔，所述排气孔上安装设有加压排气阀；
所述加压排气阀包括阀体，所述阀体的下端设有与所述排气孔密闭连接的螺纹连接头，且所述阀体内设有排气腔和连接所述排气腔与所述薄壁取样筒内部空间的排气通道，所述排气通道的上端呈外径沿着从上至下的方向逐渐减小的锥形口；所述排气腔内设有排气塞，所述排气塞的下端设有与所述锥形口配合的锥形塞，所述排气塞的顶面与所述阀体之间设有用于调节排气压力的预压力调节机构，且所述排气腔上设有排气口；
所述薄壁取样筒采用塑料制成。
进一步，所述薄壁取样筒包括上段薄壁取样筒、中段薄壁取样筒和下段薄壁取样筒，所述上段薄壁取样筒与所述中段薄壁取样筒之间束口连接，所述中段薄壁取样筒与所述下段薄壁取样筒之间束口连接。
进一步，所述上段薄壁取样筒与所述中段薄壁取样筒之间设有上端束口连接套，所述上段薄壁取样筒的下端和所述中段薄壁取样筒的上端均套装在所述上端束口连接套内。
进一步，所述中段薄壁取样筒与所述下段薄壁取样筒之间设有下端束口连接套，所述中段薄壁取样筒的下端和所述下段薄壁取样筒的上端均套装在所述下端束口连接套内。
进一步，所述预压力调节机构包括滑动配合安装在所述排气腔内的调节板，所述调节板位于所述排气塞上方，且所述调节板与所述排气塞之间设有预压力弹簧，所述阀体上设有用于调节所述调节板位置的调节螺钉。
进一步，所述施力柄可拆卸地安装在所述施力器盖上，所述施力器盖内设有轴线与所述管靴平行的滑孔，所述滑孔内与其滑动配合设有滑杆，所述滑杆的下端设有轴线与所述管靴轴线垂直的吸板，所述吸板与所述薄壁取样筒滑动配合；所述吸板上设有连通孔，且所述施力器盖的底面上阵列设有用于吸附所述吸板的吸盘，所述滑杆上设有用于显示所述吸板被所述吸盘吸附到位的标记。
进一步，所述滑孔内设有至少一道密封圈。
本发明还提出了一种适用于砂性土的薄壁取样方法，包括如下步骤：
步骤一：选定取样区域，并将取样土层以上土壤刨除，将热蜡油灌入待取样的土体区域；
步骤二：将如权利要求1-7任一项所述的适用于砂性土的薄壁取土器组装完成，根据取样土层以上土壤厚度计算取样土层受到的自重压力，并调节加压排气阀的排气压力，使排气压力与计算得到的自重压力相等；
步骤三：利用施力柄将所述适用于砂性土的薄壁取土器旋转进入所要取样的土层内，直到沙土样填满整个薄壁取样筒；
步骤四：将所述适用于砂性土的薄壁取土器从土层中取出，卸下取土刃口，在薄壁取样筒的下端盖上封口盖；
步骤五：将薄壁取样筒从管靴内取出，利用切割机切割薄壁取样筒，直接将薄壁取样筒内的土样取出。
进一步，所述步骤一中，将取样土层以上土壤刨除后，在待取样的土体区域灌入热蜡油。
进一步，所述步骤三中，当滑杆上的标记露出滑孔时，沙土样填满整个薄壁取样筒。
本发明的有益效果在于：
本发明适用于砂性土的薄壁取土器，具有以下技术效果：
1、采用塑料制作薄壁取样筒，成本低廉，可实现一次性使用，即在取样后可直接采用切割机切割薄壁取样筒，避免对土样造成二次干扰，提高成功率；
2、通过在施力器盖上设置加压排气阀，通过调节加压排气阀的排气压力，可以模拟取样土在取样之前收到的土层自重压力，使土样保持在同样的压力范围内取样，得到的土样更能够保持原状。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明适用于砂性土的薄壁取土器实施例的结构示意图；
图2为加压排气阀的结构示意图；
图3为施力器盖的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，为本发明适用于砂性土的薄壁取土器实施例的结构示意图。本实施例适用于砂性土的薄壁取土器，包括薄壁取样筒和套装在薄壁取样筒外的管靴1，管靴1的上端连接设有施力器2、下端设有取土刃口3，施力器2包括密闭盖装在管靴1上端的施力器盖2a，施力器盖2a的顶面中部设有施力柄2b，且施力器盖2a上设有排气孔，排气孔上安装设有加压排气阀4。本实施例的薄壁取样筒采用塑料制成。
本实施例的加压排气阀4包括阀体5，阀体5的下端设有与排气孔密闭连接的螺纹连接头6，且阀体5内设有排气腔7和连接排气腔7与薄壁取样筒内部空间的排气通道，排气通道的上端呈外径沿着从上至下的方向逐渐减小的锥形口；排气腔7内设有排气塞8，排气塞8的下端设有与锥形口配合的锥形塞8a，排气塞8的顶面与阀体5之间设有用于调节排气压力的预压力调节机构，且排气腔7上设有排气口9。
本实施例的薄壁取样筒包括上段薄壁取样筒10、中段薄壁取样筒11和下段薄壁取样筒12，上段薄壁取样筒10与中段薄壁取样筒11之间束口连接，中段薄壁取样筒11与下段薄壁取样筒12之间束口连接。本实施例的上段薄壁取样筒10与中段薄壁取样筒11之间设有上端束口连接套13，上段薄壁取样筒10的下端和中段薄壁取样筒11的上端均套装在上端束口连接套13内。本实施例的上端束口连接套13的长度为325mm。本实施例的中段薄壁取样筒11与下段薄壁取样筒12之间设有下端束口连接套14，中段薄壁取样筒11的下端和下段薄壁取样筒12的上端均套装在下端束口连接套14内。本实施例的下端束口连接套14的长度为50mm。
进一步，本实施例的预压力调节机构包括滑动配合安装在排气腔7内的调节板15，调节板15位于排气塞8上方，且调节板15与排气塞8之间设有预压力弹簧16，阀体5上设有用于调节调节板15位置的调节螺钉17，通过改变调节板15的位置，可以调节预压力弹簧16施加在排气塞8上的弹力，进而调节排气压力。
进一步，本实施例的施力柄2b可拆卸地安装在施力器盖2a上，施力器盖2a内设有轴线与管靴1平行的滑孔，滑孔内与其滑动配合设有滑杆18，滑杆18的下端设有轴线与管靴1轴线垂直的吸板19，吸板19与薄壁取样筒滑动配合；吸板19上设有连通孔20，且施力器盖2a的底面上阵列设有用于吸附吸板19的吸盘20，滑杆18上设有用于显示吸板19被吸盘20吸附到位的标记21。本实施例的滑孔内设有至少一道密封圈22。通过设置吸板19和吸盘20，可以观察取样土是否填满了薄壁取样筒。
本实施例适用于砂性土的薄壁取土器，具有以下技术效果：
1、采用塑料制作薄壁取样筒，成本低廉，可实现一次性使用，即在取样后可直接采用切割机切割薄壁取样筒，避免对土样造成二次干扰，提高成功率；
2、通过在施力器盖上设置加压排气阀，通过调节加压排气阀的排气压力，可以模拟取样土在取样之前收到的土层自重压力，使土样保持在同样的压力范围内取样，得到的土样更能够保持原状。
本实施例还提出了一种适用于砂性土的薄壁取样方法，包括如下步骤：
步骤一：选定取样区域，并将取样土层以上土壤刨除，将热蜡油灌入待取样的土体区域；
步骤二：将如上所述的适用于砂性土的薄壁取土器组装完成，根据取样土层以上土壤厚度计算取样土层受到的自重压力，并调节加压排气阀的排气压力，使排气压力与计算得到的自重压力相等；
步骤三：利用施力柄将适用于砂性土的薄壁取土器旋转进入所要取样的土层内，当滑杆上的标记露出滑孔时，沙土样填满整个薄壁取样筒；
步骤四：将适用于砂性土的薄壁取土器从土层中取出，卸下取土刃口，在薄壁取样筒的下端盖上封口盖；
步骤五：将薄壁取样筒从管靴内取出，利用切割机切割薄壁取样筒，直接将薄壁取样筒内的土样取出。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种适用于砂性土的薄壁取土器，包括薄壁取样筒和套装在所述薄壁取样筒外的管靴(1)，所述管靴(1)的上端连接设有施力器(2)、下端设有取土刃口(3)，其特征在于：所述施力器(2)包括密闭盖装在所述管靴(1)上端的施力器盖(2a)，所述施力器盖(2a)的顶面中部设有施力柄(2b)，且所述施力器盖(2a)上设有排气孔，所述排气孔上安装设有加压排气阀(4)；
所述加压排气阀(4)包括阀体(5)，所述阀体(5)的下端设有与所述排气孔密闭连接的螺纹连接头(6)，且所述阀体(5)内设有排气腔(7)和连接所述排气腔(7)与所述薄壁取样筒内部空间的排气通道，所述排气通道的上端呈外径沿着从上至下的方向逐渐减小的锥形口；所述排气腔(7)内设有排气塞(8)，所述排气塞(8)的下端设有与所述锥形口配合的锥形塞(8a)，所述排气塞(8)的顶面与所述阀体(5)之间设有用于调节排气压力的预压力调节机构，且所述排气腔(7)上设有排气口(9)；
所述薄壁取样筒采用塑料制成。
2.根据权利要求1所述的适用于砂性土的薄壁取土器，其特征在于：所述薄壁取样筒包括上段薄壁取样筒(10)、中段薄壁取样筒(11)和下段薄壁取样筒(12)，所述上段薄壁取样筒(10)与所述中段薄壁取样筒(11)之间束口连接，所述中段薄壁取样筒(11)与所述下段薄壁取样筒(12)之间束口连接。
3.根据权利要求2所述的适用于砂性土的薄壁取土器，其特征在于：所述上段薄壁取样筒(10)与所述中段薄壁取样筒(11)之间设有上端束口连接套(13)，所述上段薄壁取样筒(10)的下端和所述中段薄壁取样筒(11)的上端均套装在所述上端束口连接套(13)内。
4.根据权利要求2所述的适用于砂性土的薄壁取土器，其特征在于：所述中段薄壁取样筒(11)与所述下段薄壁取样筒(12)之间设有下端束口连接套(14)，所述中段薄壁取样筒(11)的下端和所述下段薄壁取样筒(12)的上端均套装在所述下端束口连接套(14)内。
5.根据权利要求1所述的适用于砂性土的薄壁取土器，其特征在于：所述预压力调节机构包括滑动配合安装在所述排气腔(7)内的调节板(15)，所述调节板(15)位于所述排气塞(8)上方，且所述调节板(15)与所述排气塞(8)之间设有预压力弹簧(16)，所述阀体(5)上设有用于调节所述调节板(15)位置的调节螺钉(17)。
6.根据权利要求1所述的适用于砂性土的薄壁取土器，其特征在于：所述施力柄(2b)可拆卸地安装在所述施力器盖(2a)上，所述施力器盖(2a)内设有轴线与所述管靴(1)平行的滑孔，所述滑孔内与其滑动配合设有滑杆(18)，所述滑杆(18)的下端设有轴线与所述管靴(1)轴线垂直的吸板(19)，所述吸板(19)与所述薄壁取样筒滑动配合；所述吸板(19)上设有连通孔(20)，且所述施力器盖(2a)的底面上阵列设有用于吸附所述吸板(19)的吸盘(20)，所述滑杆(18)上设有用于显示所述吸板(19)被所述吸盘(20)吸附到位的标记(21)。
7.根据权利要求6所述的适用于砂性土的薄壁取土器，其特征在于：所述滑孔内设有至少一道密封圈(22)。
8.一种适用于砂性土的薄壁取样方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：选定取样区域，并将取样土层以上土壤刨除；
步骤二：将如权利要求1-7任一项所述的适用于砂性土的薄壁取土器组装完成，根据取样土层以上土壤厚度计算取样土层受到的自重压力，并调节加压排气阀的排气压力，使排气压力与计算得到的自重压力相等；
步骤三：利用施力柄将所述适用于砂性土的薄壁取土器旋转进入所要取样的土层内，直到沙土样填满整个薄壁取样筒；
步骤四：将所述适用于砂性土的薄壁取土器从土层中取出，卸下取土刃口，在薄壁取样筒的下端盖上封口盖；
步骤五：将薄壁取样筒从管靴内取出，利用切割机切割薄壁取样筒，直接将薄壁取样筒内的土样取出。
9.根据权利要求8中的适用于砂性土的薄壁取样方法，其特征在于：所述步骤一中，将取样土层以上土壤刨除后，在待取样的土体区域灌入热蜡油。
10.根据权利要求8中的适用于砂性土的薄壁取样方法，其特征在于：所述步骤三中，当滑杆上的标记露出滑孔时，沙土样填满整个薄壁取样筒。
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