CN110004904A - 一种用于静力触探设备的取土器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于静力触探设备的取土器，包括取样筒(6)，置于取样筒(6)内的承力轴(5)，设置在承力轴下端的锥头(8)，其特征在于，在取样筒的上部设置有取样筒卡槽(2)，取样筒卡槽(2)中放置有钢球(3)，卡槽下方设有上拉承力面，取样筒(6)上表面设置有下钻承力面(1)；承力轴下部设有与钢球(3)尺寸相匹配并可以容纳钢球(3)的承力轴凹槽(7)。本发明可在进行静力触探实验的同时将地下土样快速取出。

Description

一种用于静力触探设备的取土器

技术领域

本发明属于岩土工程深层地下取土技术领域，具体涉及一种可以直接在深层地下取土的静力触探装置。

背景技术

取土样是岩土工程勘察中必不可少的、经常性的工作,为定量评价岩土工程问题而提供室内试验的样品。原位测试静力触探试验在我国应用已三十多年了,它采用接触法测试土体强度和变形,并在与多种常规手段建立回归关系基础上,现场确定被测土体的各项设计参数与指标,如承载力、压缩模量、土体状态等,与钻探相比具有简单、经济、快速的特点,但也存在一定的缺陷,如不能鉴定土层颜色及较难准确定名土类,判定状态,且对于相同力学指标贯入阻力数值相同,而类型不同的土如粘性土和砂性土,准确判定就更困难，更重要的是，对于地下深部的土体,必须使用合适的钻具和钻进方法进行钻孔,达到取样位置后取出钻头再下放取土器进行取样。钻探取样工作量较大,速度慢,成本较高。

静力触探技术是指利用压力机械装置将具有一定规格的圆锥形锥头均匀压入土中,通过测定各土层的锥头阻力、侧壁摩阻力等参数,以确定土体的某些基本物理力学特性的一种原位测试方法。近几年来静力触探计算向多功能、多领域方向迅速发展。目前国外已出现了可取土样的多功能锥头，至今已有较大发展。而国内这方面起步相当晚,目前国内广泛使用的单双桥静力触探和孔压静力触探不具备取样的功能。

传统取样器及其使用方法具有设备复杂、工作量大、速度慢、成本高、环境影响较大等缺点,静力触探具有设备简单、工作量小、速度快、价格低的优点,但不可取样。通过改造传统取土器结构,使之可以和静力触探贯入系统结合使用,用静力触探压力设备向下贯入代替钻机成孔,有助于岩土工程勘测时快速方便的取土样。

发明内容

本发明的目的是提供一种取土器，可在进行静力触探实验的同时将地下土样快速取出。它具有结构简单、使用方便、成本低的特点。技术方案如下：

一种用于静力触探设备的取土器，包括取样筒6，置于取样筒6内的承力轴5，设置在承力轴下端的锥头8，其特征在于，在取样筒的上部设置有取样筒卡槽2，取样筒卡槽2中放置有钢球3，卡槽下方设有上拉承力面，取样筒6上表面设置有下钻承力面1；承力轴下部设有与钢球3尺寸相匹配并可以容纳钢球3的承力轴凹槽7。

优选地，取样筒下部设有用于切割土体的环形切割部分或切片。环形切割部分或切片的切割角度与锥头一致。

本发明具有以下优点：

(1)相对于传统取土器必须和钻探结合才能将地下深部的土体取出，而静力触探取土器自带锥头与取样筒,将整个取土器直接贯入地下最大深度以内的任一指定深度的土层中便可以获得土样，这样不仅免去了传统取土样工艺中的钻探环节,减少了工作量，节省了钻探所需的各种成本，省时省力；而且相比传统方式二者结合的更紧密，二者得到的数据相互结合更加准确。

(2)本发明在向下贯入时，防水垫层与取样筒紧密贴合，不仅可以防止土体中的水的渗入，还可以有效防止泥沙涌入取样筒内部造成阻塞。

(3)本发明锥头8可拆卸，拆卸后取样筒6可直接取下，有利于取样筒6内部的清洗。

(4)取样筒6所取到的土样上方形成真空，土样不易受到扰动而脱落，确保取土的成功率。

(5)锥头上拉至顶下压过程中，钢球3滑入取样筒凹槽2便形成自锁，使取样筒与锥头一同下压；锥头再次上拉便解锁。操作方便简易迅速。

附图说明

图1本发明的静力触探取土器的试验装置内部结构刨面图。

图2本发明的静力触探取土器的试验装置自锁状况示意图。

图3本发明的静力触探取土器的试验装置钻探及取土流程图。

在附图中：1-下钻承力面，2-取样筒卡槽；3-钢球，4-上拉承力面，5-承力轴，6-取样筒，7-承力轴凹槽，8-锥头，9-切片

具体实施方式

如图1-3所示，本发明的取土器，包括锥头8，取样筒6，承力轴5。取样筒上部两侧设有取样筒卡槽2，取样筒卡槽2中各有一钢球3，卡槽下方设有上拉承力面4；承力轴下部设有承力轴凹槽7。当探杆上提至取样筒2与承力轴凹槽7相接触时，钢球3下滑至承力轴凹槽7与上拉承力面4的缝隙中，从而卡住探杆使得锥头8不能单独贯入。在下一次贯入取土时探杆上的力将通过钢球3传给取样筒6，使取样筒6向下切割取土，同时取样筒6下部设有的切片9可以使得切割土体更加方便。

该锥头可以根据想要得到的数据选取不同类型的锥头。钢球3下钻时处于取样筒卡槽2内，当承力轴5上拉，钢球3滑入承力轴凹槽7内达到自锁目的。当承力轴5再次上拉，承力轴凹槽7将钢球3推回取样筒卡槽2内，达到解锁目的。取样筒6为薄壁结构，壁厚大约为3毫米，筒高400毫米；锥头8的直径为40毫米。

操作方法如下：

1、将静力触探取土器通过其上的转接头与探杆相连接，此时探杆与取土器紧密接合处1将承力使取土器贯入地下，探杆安装在静力触探车上

2、露出锥头8，探杆紧压外壳，利用静力触探车将取土器贯入到指定的深度，然后停止贯入。此过程中锥头起到扩土作用。

3、将探杆上提收回,控制上提位移，钢球3将落入探杆的凹槽7与突起4的缝隙中，此时锥头下部形成真空，使得取土样时更加方便。

4、继续贯入取土器,探杆传下的轴力将通过钢球3传递给取样筒6，使之向下运动，土样受斜片9切割土体从而进入取样筒6内。取样筒内的空气将从主承力轴与外壳之间的孔洞排出。

5、当取样筒6取满土样，将探杆上提收回。当探杆升至顶部，土样上部将形成一个真空气柱，土样不易脱落。

6、继续将探杆上提至地面，取下取样筒，取出土样密封保存,清洗设备。取样结束后,可重复上述过程进行另一地点的取样。

Claims (3)

1.一种用于静力触探设备的取土器，包括取样筒(6)，置于取样筒(6)内的承力轴(5)，设置在承力轴下端的锥头(8)，其特征在于，在取样筒的上部设置有取样筒卡槽(2)，取样筒卡槽(2)中放置有钢球(3)，卡槽下方设有上拉承力面，取样筒(6)上表面设置有下钻承力面(1)；承力轴下部设有与钢球(3)尺寸相匹配并可以容纳钢球(3)的承力轴凹槽(7)。

2.根据权利要求1所述的取土器，其特征在于，取样筒下部设有用于切割土体的环形切割部分或切片。

3.根据权利要求2所述的取土器，其特征在于，环形切割部分或切片的切割角度与锥头一致。