CN110644460A - 一种多功能取样破土成孔装置 - Google Patents

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冯忠居
孟莹莹
王富春
王政斌
江冠
张正旭
安斌
霍建维
刘学强
李知凯
武敏
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Abstract

本发明公开了一种多功能取样破土成孔装置，包括液压动力装置、液压伸缩杆、护筒、环刀、破土锥以及成孔筒；其中，液压伸缩杆连接液压动力装置，液压伸缩杆从护筒顶部穿入其中；液压伸缩杆输出端开设内螺纹孔；液压伸缩杆的输出端连接环刀、破土锥或成孔筒；环刀的顶部设置连接板，环刀通过连接板与液压伸缩杆的输出端连接；破土锥和成孔筒均通过螺纹连接杆与液压伸缩杆的下端连接；护筒的外侧设置有圆环；环集三种功能于一身，该装置通过液压动力装置控制液压伸缩杆的升降，在装置下端可分别可拆卸连接环刀、破土锥或成孔筒；护筒外侧的圆环能作为护筒是否垂直插入土体的参考，避免偏斜，采用液压作为动力有效提高取样、破土及成孔效率。

Description

一种多功能取样破土成孔装置
技术领域
本发明属于土工模型试验装置领域，具体涉及一种多功能取样破土成孔装置。
背景技术
土工离心模型试验为利用离心机所提供的离心力模拟重力，按相似准则，将原型的几何形状按比例缩小，采用相同物理性状的土体制成模型，使其在离心力场中的应力状态与原型在重力场中一致，以研究工程性状的测试技术，是用来解决工程实际问题与理论研究的一种手段。利用土工模型试验模拟原型土工结构的受力、变形和破坏，验证设计方案，进行材料参数研究、验证数学模型及数值分析计算结果，在岩土工程领域应用广泛。
模型试验的过程包括了土的装箱和拆卸，对土的一些物理性质的确定，在土层中打孔埋置实验器材等。在实验中测定土的抗剪强度比较简单的试验有直接剪切试验，一般在模型试验结束后直接在模型箱的土层中取样，使用击实锤将环刀打入土层中取样。在某些模型试验过程中，会进行与桩相关的试验，例如：某工程需要加宽路面，路基采用桩基础，需要研究新桩对旧桩的影响。实验过程就需要先打入一根桩进行实验，是为旧桩。经过实验之后的土压实程度很高，而埋置新桩需要打孔，此时使用人力打孔难度较大易偏斜且精确度不高。另外在试验结束后，我们通常要拆箱，把土从模型箱中取出来，然后进行后续工作，留作下一次试验待用，一般通过人力把土破碎，缓慢的把土清理干净，同样也是费时费力，效率不高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明公开一种多功能取样破土成孔装置，更换部件即可实现破土、取样以及成孔，使用方便，而且成孔质量高。
利用集三种功能于一身的新型装置来完成取样、破土和成孔等这些冗杂、反复的工作。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种多功能取样破土成孔装置，包括液压动力装置、液压伸缩杆、护筒、环刀、破土锥以及成孔筒；其中，液压伸缩杆的输入端连接液压动力装置的输出端，液压伸缩杆穿入护筒，并与护筒的顶部连接；液压伸缩杆输出端开设内螺纹孔；液压伸缩杆的输出端连接环刀、破土锥或成孔筒；环刀的顶部设置连接板，环刀通过连接板与液压伸缩杆的输出端连接；破土锥和成孔筒均通过螺纹连接杆与液压伸缩杆的下端连接；护筒的外侧设置有圆环，圆环垂直于护筒的轴线。
连接板的底面沿圆周方向设置有若干夹紧螺栓，夹紧螺栓的螺母与连接板的底面固定连接，环刀设置在夹紧螺栓的中间。
连接板的中心开设连接孔，连接螺栓穿过所述连接孔与液压伸缩杆输出端的内螺纹孔。
连接板的中心开设螺纹连接孔，螺纹连接孔与液压伸缩杆输出端的内螺纹孔之间设置双头螺杆。
破土锥包括若干平行设置的铁锥，所述铁锥的顶部设置连接杆件或连接盘，所述连接杆件的一端与铁锥的顶端连接，另一端均连接螺纹连接杆，连接盘的底面与铁锥的顶端连接，连接盘的顶面设置螺纹连接杆，所述螺纹连接杆的顶部设置外螺纹，螺纹连接杆与液压伸缩杆输出端的内螺纹孔连接。
护筒的底端设置护筒刃脚。
成孔筒的下端设置刃脚。
所述圆环上表面设置两个水平仪，两个水平仪之间设置有夹角。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的取样破土成孔装置集三种功能于一身，通过液压动力装置控制液压伸缩杆的升降，在装置下端可分别可拆卸连接环刀、破土锥或成孔筒；通过液压动力把环刀压入土中，取土完成后，把环刀和土样一起取出来；环刀取样更加方便，对待测式样破坏较小，对原状土的扰动较小，可以从模型箱中任何位置取得土样；通过液压伸缩杆将破土锥通过液压动力插入土层，使土层开裂；护筒外侧设置圆环，有助于在向下施压时保持竖直，将成孔筒压入土体，拔出成孔筒时，筒内土体跟随成孔筒一起拔出，得到需要的桩孔，对周围土体影响较小，孔壁平整，孔不倾斜，方便把桩体放进去；采用液压作为动力有效提高取样、破土及成孔效率。
进一步的，环刀通过若干夹紧螺栓固定在连接杆下端的钢板上，同时连接杆与液压机的下端连接，能实现更换不同直径的环刀。
进一步的，采用不同尺寸的成孔筒能根据不同需求形成桩孔，
进一步的，成孔筒下端设置刃脚，方便刺入土中。
附图说明
图1为环刀取样装置整体示意图。
图2为图1中A-A面剖视示意图。
图3为图1中B-B面剖视示意图。
图4为破土装置整体示意图。
图5为破土锥放大图。
图6为图4中C-C面剖视示意图。
图7为成孔装置示意图。
图8为各种孔径的成孔筒示意图。
图9为图7中D-D面剖视图。
附图中，1-液压装置，2-连接杆，3-夹紧螺栓，4-环刀，5-护筒刃脚，6-护筒，7-破土锥，8-成孔筒。
具体实施方式
下面结合具体实施例以及附图对本发明进行详细阐述。
如图1～图3、一种多功能取样破土成孔装置，包括液压动力装置1、液压伸缩杆、护筒6、环刀4、破土锥7以及成孔筒8；其中，液压伸缩杆的输入端连接液压动力装置1的输出端，液压伸缩杆穿入护筒6，并与护筒6的顶部连接；液压伸缩杆输出端开设内螺纹孔；液压伸缩杆的输出端连接环刀4、破土锥7或成孔筒8；环刀4的顶部设置连接板，环刀4通过连接板与液压伸缩杆的输出端连接；破土锥7和成孔筒8均通过螺纹连接杆与液压伸缩杆的输出端连接；连接板的底面沿圆周方向设置有若干夹紧螺栓3，夹紧螺栓3的螺母与连接板的底面固定连接，环刀4设置在夹紧螺栓3的中间；
如图5、图6所示，破土锥7包括若干平行设置的铁锥，所述铁锥的顶部设置连接杆件或连接盘，所述连接杆件的一端与铁锥的顶端连接，另一端均连接螺纹连接杆，连接盘的底面与铁锥的顶端连接，连接盘的顶面设置螺纹连接杆，所述螺纹连接杆的顶部设置外螺纹，螺纹连接杆与液压伸缩杆输出端的内螺纹孔连接。
作为一个可选实施例，连接板的中心开设连接孔，连接螺栓穿过所述连接孔与液压伸缩杆输出端的内螺纹孔。
连接板的中心开设螺纹连接孔，螺纹连接孔与液压伸缩杆输出端的内螺纹孔之间设置双头螺杆。
如图1和图4所示，护筒6的底端设置护筒刃脚5。
成孔筒8的直径分别为30mm、60mm、90mm。
如图7和图8所示，成孔筒8的顶部设置螺纹连接杆，通过螺纹连接杆与液压伸缩杆的输出端连接；成孔筒8的下端设置刃脚。
具体使用方式如下：
环刀取样装置：在液压装置1的下端通过连接杆2连接一个钢板，在钢板的四周设置有四个夹紧螺栓3，把环刀4放入四个夹紧螺栓3的空隙中，然后调节夹紧螺栓3，把环刀4牢固的固定住，夹紧螺栓3也可以满足大小不同口径的环刀4，以此可以取得不同大小的土样。用液压动力装置1提供动力，环刀4随着夹紧螺栓3在液压动力装置1的作用下缓慢的进入土体，待达到需要的深度后，土样充满整个环刀4，然后环刀4再次由液压动力装置1提供动力上升，完整地取出待测土样，之后进行直剪等其它土工试验；整个环刀取样装置可以从液压装置1上拆卸下来，用于更换其他装置，同时在护筒6的下部设置有护筒刃脚5，用于把整体装置插入土体中、以稳固装置。
破土装置：在液压动力装置1的下端连接有破土锥7，破土锥7包括四个带有利刺的铁锥，同时破土锥7与液压动力装置1可拆卸连接，用液压动力装置1提供动力，然后控制液压动力装置使破土锥7插入土层，由于破土锥7的作用，实现土层开裂，然后破土锥7离开土体，在土体其他位置重复进行上述破土过程，最后把待处理区域全部破碎完成，然后进行后续试验，更加省时省力，效率高。
成孔装置：在液压动力装置1的下端连接成孔筒8，成孔筒8与液压动力装置1可拆卸连接，有不同直径大小的成孔筒8，可以根据实验要求进行选择，同时成孔筒8的下端设置有刃脚，方便刺入土中，利用液压动力装置1提供动力，将成孔筒8压入土中，待成孔筒8达到设定深度后，再次通过液压动力装置1提供动力将成孔筒8拔出土体，同时成孔筒8筒内土体跟随成孔筒8一起拔出，这样就得到需要的桩孔，使用本装置在土体中成孔对周围土体影响较小，孔壁平整，孔不倾斜，方便把桩体放进去。

Claims (8)

1.一种多功能取样破土成孔装置，其特征在于，包括液压动力装置(1)、液压伸缩杆、护筒(6)、环刀(4)、破土锥(7)以及成孔筒(8)；其中，液压伸缩杆的输入端连接液压动力装置(1)的输出端，液压伸缩杆穿入护筒(6)，并与护筒(6)的顶部连接；液压伸缩杆输出端开设内螺纹孔；液压伸缩杆的输出端连接环刀(4)、破土锥(7)或成孔筒(8)；环刀(4)的顶部设置连接板，环刀(4)通过连接板与液压伸缩杆的输出端连接；破土锥(7)和成孔筒(8)均通过螺纹连接杆与液压伸缩杆的下端连接；护筒(6)的外侧设置有圆环，圆环垂直于护筒(6)的轴线。
2.根据权利要求1所述的多功能取样破土成孔装置，其特征在于，连接板的底面沿圆周方向设置有若干夹紧螺栓(3)，夹紧螺栓(3)的螺母与连接板的底面固定连接，环刀(4)设置在夹紧螺栓(3)的中间。
3.根据权利要求1所述的多功能取样破土成孔装置，其特征在于，连接板的中心开设连接孔，连接螺栓穿过所述连接孔与液压伸缩杆输出端的内螺纹孔。
4.根据权利要求1所述的多功能取样破土成孔装置，其特征在于，连接板的中心开设螺纹连接孔，螺纹连接孔与液压伸缩杆输出端的内螺纹孔之间设置双头螺杆。
5.根据权利要求1所述的多功能取样破土成孔装置，其特征在于，破土锥(7)包括若干平行设置的铁锥，所述铁锥的顶部设置连接杆件或连接盘，所述连接杆件的一端与铁锥的顶端连接，另一端均连接螺纹连接杆，连接盘的底面与铁锥的顶端连接，连接盘的顶面设置螺纹连接杆，所述螺纹连接杆的顶部设置外螺纹，螺纹连接杆与液压伸缩杆输出端的内螺纹孔连接。
6.根据权利要求1所述的多功能取样破土成孔装置，其特征在于，护筒(6)的底端设置护筒刃脚(5)。
7.根据权利要求1所述的多功能取样破土成孔装置，其特征在于，成孔筒(8)的下端设置刃脚。
8.根据权利要求1所述的多功能取样破土成孔装置，其特征在于，所述圆环上表面设置两个水平仪，两个水平仪之间设置有夹角。
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