CN111392216A - 一种保护易损原状土样的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种保护易损原状土样的装置，包括便携式手提箱、隔板和土样筒分装区；其中，便携式手提箱包括盖板及顶部开口的箱体，盖板的一侧通过盖板转轴与箱体开口处的一侧活动连接，其余非固定侧分别设置有若干盖板卡扣，与若干盖板卡扣相对应的箱体开口处设置有配合使用的箱体卡扣，盖板中部设置有内凹式提手；箱体内设置两个相互垂直且固定的隔板，将箱体划分为4个土样筒分装区，每个土样筒分装区用于放置1个土样筒。本发明充分利用弹簧的受力特点，通过固定在土样筒上下及四周的弹簧对其施加预约束反力，使土样筒在产生震动时可在短时间内回复原位，并极大的减小晃动幅度，进而达到减震以保护易损土样、提高土样采取成功率的目的。

Description

一种保护易损原状土样的装置

技术领域

本发明属于岩土工程勘察领域，具体涉及一种保护原状土样的装置，用于避免易损原状土样在运输过程中因车辆震动及人工搬运等原因而损毁，且便于安装、拆卸、搬运及堆放。

背景技术

在各类建筑工程场地的岩土工程勘察过程中，均需要对地基土层采取原状土样进行室内试验，以获取其力学参数供设计、施工使用。然而，我国各地区地层岩性差异大，且原状土样采取的难易程度等不尽相同，尤其在陕北、鄂尔多斯、新疆、甘肃等地区，因土体堆积过程中特殊的古气候环境及地质成因，这些地区所分布的地基土层多含巨厚层的砂质粉土，其粘聚力普遍偏低，并具备垂直节理及结构特性，岩土工程勘察过程中虽能够采用钻机及探井等手段采取原状土样，但土样的运输及搬运常常成为地质工作者们头疼的问题，主要表现为以下几个方面：

①该类土体在运输过程中因车辆震动及人工搬运等原因极易损毁，常常造成土工试验开土不合格，致使反复往返施工场地大量取样耗费时间及费用，延误工期。

②常规原状土样的装箱及减震措施工序繁琐，耗时耗力，且减震效果并不理想，安装、搬运及拆卸工序耗时耗力。

③设立现场土工试验室虽可保证土工试验数据的有效性，但投资较大，考虑到工程勘察投资一般相对较小且工期要求较短等因素，此类做法对于大部分场地的勘察工作并不现实。

因此，研究一种可避免易损原状土样在运输过程中因车辆震动及人工搬运等原因而损毁的装置是十分必要的。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种保护易损原状土样的装置，该装置可避免易损原状土样在运输过程中因车辆震动及人工搬运等原因而损毁，使之既可以达到良好的减震效果，又易于安装、搬运及拆卸，保证原状土样的运输成功率，缩短反复大量取样所耗费的时间及经费，以提高生产效率及工程勘察质量。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种保护易损原状土样的装置，包括便携式手提箱、隔板和土样筒分装区；其中，便携式手提箱包括盖板及顶部开口的箱体，盖板的一侧通过盖板转轴与箱体开口处的一侧活动连接，其余非固定侧分别设置有若干盖板卡扣，与若干盖板卡扣相对应的箱体开口处设置有配合使用的箱体卡扣，盖板中部设置有内凹式提手；箱体内设置两个相互垂直且固定的隔板，将箱体划分为4个土样筒分装区，每个土样筒分装区用于放置1个土样筒。

本发明进一步的改进在于，每个土样筒分装区均设置有次级盖板转轴、次级盖板、顶板弧形倒角、次级盖板卡扣、弹簧、滑片、承压片和土样筒分装区底板；

次级盖板的一侧通过次级盖板转轴或每个分区的开口处活动连接，相对的另一侧以及该分区的开口处均设置有配合使用的次级盖板卡扣；土样筒分装区底板设置在每个分区的底部，土样筒分装区底板上开设有滑槽，每个分区的次级盖板底部设置有与滑槽相对应的顶板弧形倒角，滑片的底部嵌入在滑槽，顶部与对应的顶板弧形倒角接触，土样筒设置在土样筒分装区的每个分区内，土样筒的顶部、底部以及周向上均设置有弹簧，弹簧的一端固定在滑片、次级盖板或土样筒分装区底板上，另一端均设置有承压片与土样筒接触，实现对土样筒顶部、底部以及周向施加弹力约束。

本发明进一步的改进在于，顶板弧形倒角设置于次级盖板底部，共3组，均呈弧形，相互之间夹角为120°，弧度及位置与滑片相对应，其内侧角度与滑片顶部角度呈反向关系，以便于闭合次级盖板时，顶板弧形倒角能够压迫滑片顶部，使其顺延弧形倒角向土样筒一侧移动，进而起到调整滑片因施加水平向弹力约束而可能产生的倾斜，并起到固定滑片上部以使土样筒保持水平向受力均衡的作用。

本发明进一步的改进在于，滑片共设置3组，相互之间夹角为120°，均为弧形，且弧度与滑槽相同；滑片放置于滑槽中，能够进行水平向弧形滑动，逆时针滑动时，滑片与土样筒相对位置减小，固定于滑片上的弹簧受力以约束土样筒；反之，弹簧松弛后可拆卸土样筒；滑片顶部角度设置为45°，与顶板弧形倒角内侧的角度呈反向关系。

本发明进一步的改进在于，滑槽共设置3组，相互之间夹角为120°，均为弧形，弧度与滑片相同，滑槽圆心均按同一角度偏离土样筒圆心，使滑槽弧度与土样筒圆弧之间呈不平行关系，由此，在滑片延滑槽进行弧形滑动时，其与土样筒的相对位置不断变化，进而可控制滑片上的弹簧受力大小。

本发明进一步的改进在于，弹簧及承压片为固定相连，弹簧通过与之相连的承压片对土样筒施加约束弹力；弹簧及承压片分别均匀设置在滑片、次级盖板以及底板上，其中，每个滑片上设置2组，次级盖板及底板上各设置4组，在土样筒上、下及四周共设置14组弹簧及承压片，以应对土样筒在运输及搬运过程中可能遇到的各个方向的震动。

本发明进一步的改进在于，4个土样筒分装区的4个次级盖板转轴，分别设置在与便携式手提箱盖板转轴相邻的两侧箱体上，4个次级盖板卡扣均设置在与盖板转轴相垂直的隔板上。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种保护易损原状土样的装置，设置为便携式手提箱型，并采用内凹式提手，每个手提箱内设置4个土样筒分装区，可放置4个土样筒，通过滑动滑片、盖上次级盖板等简单操作，即可实现土样筒各个方向弹力约束的施加；通过盖上箱体盖板并闭合卡扣后，抓握内凹式提手即可进行搬运；堆放时，因手提箱为一无凸起的矩形箱体，可以进行相互叠加堆放，因此便于集中堆放，并可最大化利用运输车辆空间。

进一步，本装置在每个土样筒上下及四周共设置14组固定的弹簧及承压片，其中，在土样筒四周的3个滑片上共设置6组水平向弹簧及承压片，在土样筒顶、底部分别设置4组竖直向弹簧及承压片。通过充分利用弹簧的受力特点，进而使土样筒在产生震动时可在最短的时间内回复原位，并极大的减小晃动幅度，以达到减震的目的。概括来说，本发明具有如下的优点：

1、本装置通过充分利用弹簧的受力特点，使土样筒在运输、人工搬运过程中产生震动时，可在最短的时间内回复原位，并极大的减小晃动幅度，可以达到减震的目的，提高了易损原状土样的采取成功率及室内土工试验数据的有效性，进而提高了生产效率及工程勘察质量。

2、本装置设置为便携式手提箱型，安装及拆卸工作简单、易操作，且便于搬运及堆放，可以极大的缩短人工搬运、安装及拆卸时间，尤其适用于山区、边坡等因车辆无法进场且人工搬运繁琐的勘察场地；并可最大化利用运输车辆空间。

3、除卡扣及弹簧外，本装置其它部位材料类型均可采用硬度PVC板材料进行制作，价格低廉，成本较低，且可重复使用。

综上所述，本发明具有结构新颖、减震效果好，便于安装、拆卸、搬运及堆放的特点，可以避免在运输过程中因车辆震动及人工搬运等原因而损毁。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本装置便携式手提箱的俯视图；

图2为本装置土样筒分装区的俯视图。

图3为本装置土样筒分装区的平视图。

附图标记说明：

1-盖板，2-箱体，3-盖板卡扣，4-内凹式提手，5-盖板转轴，6-隔板，7-土样筒分装区，8-箱体卡扣，9-次级盖板转轴，10-次级盖板，11-顶板弧形倒角，12-次级盖板卡扣，13-弹簧，14-滑片，15-承压片，16-土样筒分装区底板，17-滑槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细解释说明:

如图1所示，本发明提供的一种保护易损原状土样的装置，包括便携式手提箱、盖板1、及箱体2，盖板1非固定侧(每侧2个)设置6个盖板卡扣3，与箱体2上的6个箱体卡扣8呈位置对应关系，盖板1通过盖板转轴5进行转动，6个盖板卡扣3与对应侧箱体卡扣8相连固定后，可使手提箱闭合。箱体2内设置2个相互垂直且固定的隔板6，将箱体2划分为A、B、C、D四个分区，每个分区可放置1个土样筒，共计4个土样筒分装区7。

A、B、C、D四个土样筒分装区7，见图2～图3，均由次级盖板转轴9、次级盖板10顶板弧形倒角11、次级盖板卡扣12、弹簧13、滑片14及承压片15、土样筒分装区底板16和滑槽17组成，其实施方式如下：

①顶板弧形倒角11设置于次级盖板10之上，共3组，相互之间夹角为120°，呈弧形，弧度及位置与滑片14相对应，其内侧角度与滑片14顶部角度呈反向关系，以便于闭合次级盖板10时，顶板弧形倒角11可压迫滑片14顶部，使其顺延弧形倒角向土样筒一侧移动，进而起到调整滑片14因施加水平向弹力约束而可能产生的倾斜(偏离土样筒方向)，并起到固定滑片14上部以使土样筒保持水平向受力均衡的作用。

②滑片14共设置3组，相互之间夹角为120°，均设置为弧形，且弧度与滑槽17相同。滑片14底部可放置在滑槽17中，并可进行水平向的滑动，逆时针滑动时，滑片14与土样筒相对位置减小，固定于滑片14上的弹簧13受力以约束土样筒；反之，弹簧13松弛后可拆卸土样筒。滑片14顶部角度设置为45°，与顶板弧形倒角11内侧角度呈反向关系。

③滑槽17共设置3组，相互之间夹角为120°，均设置为弧形，弧度与滑片14相同，滑槽17圆心均按同一角度(11°)偏离土样筒圆心，使滑槽17弧度与土样筒圆弧之间呈不平行关系，进而在滑片14顺延滑槽17进行滑动时，可调整滑片14与土样筒的相对位置，进而对设置于滑片14上的弹簧13受力大小进行控制。

④弹簧13及承压片15为固定相连，弹簧13通过与之相连的承压片15对土样筒施加约束弹力；弹簧13及承压片15分别均匀设置在滑片14、次级盖板10以及土样筒分装区底板16上，其中，每个滑片14上设置2组，次级盖板10及土样筒分装区底板16上各设置4组，在土样筒上、下及四周共设置14组弹簧13及承压片15，以应对土样筒在运输及搬运过程中可能遇到的各个方向的震动。

⑤4个土样筒分装区7的4个次级盖板转轴9，分别设置在与便携式手提箱盖板转轴5相邻的两侧箱体2上，4个次级盖板卡扣12均设置在与盖板转轴5相垂直的隔板6上。

当土样筒放置于本装置内并盖上次级盖板后，在运输及人工搬运的过程中遇到震动时，通过设置在土样筒上下及四周的14个已施加弹力约束的弹簧13及承压片14自行减震，技术方案如下：

①当土样筒放置于本装置内并盖上次级盖板后，14组弹簧及承压片均处于受压约束且产生反力的状态，土样筒受力条件为：四周水平向弹簧反力F1＝F2＝……＝F6，底板垂直向弹簧反力F7＝F8＝F9＝F10，顶板垂直向弹簧反力F11＝F12＝F13＝F14，受土样筒自重的影响，土样筒顶部的约束反力略低于底部，此时，土样筒满足力学平衡而处于静止状态；

②当土样筒受到震动时，因各弹簧及承压片均处于受压约束状态，由晃动而产生的力D如果小于约束反力F，土样筒不会产生震动；反之，如果D大于F，土样筒将产生一定幅度的震动，但在预受压约束的条件下，其晃动幅度将大幅减小；

③在D>F的条件下，以水平向晃动为例，假设其首先产生向左的位移，此时，弹力F1增大，F2减小，在F1的作用下，土样筒将产生向右的位移，使其在最短的时间内回复原位；

④由此类推，土样筒无论产生何种方向的晃动，均可由位于土样筒上下及四周的14组弹簧所产生的反力将其在最短的时间内回复原位，且在预受压约束的条件下，各个方面的晃动幅度均可大幅减小。

本装置的安装及拆卸操作简单，且便于堆放及搬运，具体流程如下：

①安装步骤：采取原状土样并封存入土样筒后(取样时，原状土样与土样筒之间应饱满无空隙)，将土样筒分别置于本装置内的4个土样筒分装区7，逆时针滑动各分区滑片14以对土样筒四周施加水平向约束反力，盖上次级盖板10并固定次级盖板卡扣12，以对土样筒顶、底部施加向下及向上的约束反力，最终，盖上便携式手提箱盖板1并固定箱体卡扣8，提起内凹式提手4即可开始搬运。

②搬运及堆放：本装置采用便携式手提箱型，便于人工搬运，尤其适用于山区、边坡等车辆无法进场且人工搬运繁琐的场地；堆放时，因手提箱为一无凸起的矩形箱体，可以进行相互叠加堆放，因此便于集中堆放，并可最大化的利用运输车辆空间。

③拆卸步骤：打开便携式手提箱卡扣12及盖板1，并依次打开各土样筒分装区7的次级盖板卡扣12及次级盖板10，将滑片15顺时针滑动，使滑片15与土样筒之间相对位置增大，进而使弹簧13松弛，取出土样筒即可。

实施例：

某公司在陕北、鄂尔多斯等地区进行边坡、建构筑物岩土工程勘察工作时，因该地区地基土层及边坡主要土层中多分布有巨厚层黄土，其岩性特征主要为砂质粉土。该类土粘聚力普遍较低，并具备垂直节理及结构特性，在勘察过程中，虽能够采用钻机静压或探井刻槽等手段采取原状土样，但土样的运输及搬运，尤其是该地区内的山区、边坡等车辆无法进场且人工搬运繁琐的勘察场地，常常因车辆震动及人工搬运等原因造成所取原状土样损毁，导致室内土工试验数据不足，由此反复往返施工场地大量取样耗费时间及费用，延误工期。

鉴于此，某公司依据工程实际需要，特制作了一种可避免易损原状土样在运输过程中因车辆震动及人工搬运等原因而损毁的保护装置，以提高易损原状土样的采取成功率，缩短因土样损毁而反复大量取样所耗费的时间及经费，并使该装置便于安装及拆卸，亦便于搬运及集中堆放，进而提高类似地区、类似场地勘察工作的效率及质量。

以某公司在陕北、鄂尔多斯地区进行的勘察工程为例，对易损原状土样(砂质粉土)采用本装置进行保护后，与未采用本装置所用手段及方法的效果进行了技术、经济对比，如下表。

注：采用本装置对易损原状土样进行保护后，土样损毁的原因主要为：对原状土样进行封装时，其与土样筒之间存在空隙，进而使本装置减震效果降低；因此，需严格把控原状样的封装质量，原状土样与土样筒之间应饱满无空隙。

Claims (7)

1.一种保护易损原状土样的装置，其特征在于，包括便携式手提箱、隔板和土样筒分装区(7)；其中，

便携式手提箱包括盖板(1)及顶部开口的箱体(2)，盖板(1)的一侧通过盖板转轴(5)与箱体(2)开口处的一侧活动连接，其余非固定侧分别设置有若干盖板卡扣(3)，与若干盖板卡扣(3)相对应的箱体(2)开口处设置有配合使用的箱体卡扣(8)，盖板(1)中部设置有内凹式提手(4)；箱体(2)内设置两个相互垂直且固定的隔板(6)，将箱体(2)划分为4个土样筒分装区(7)，每个土样筒分装区(7)用于放置1个土样筒。

2.根据权利要求1所述的一种保护易损原状土样的装置，其特征在于，每个土样筒分装区(7)均设置有次级盖板转轴(9)、次级盖板(10)、顶板弧形倒角(11)、次级盖板卡扣(12)、弹簧(13)、滑片(14)、承压片(15)和土样筒分装区底板(16)；

次级盖板(10)的一侧通过次级盖板转轴(9)或每个分区的开口处活动连接，相对的另一侧以及该分区的开口处均设置有配合使用的次级盖板卡扣(12)；土样筒分装区底板(16)设置在每个分区的底部，土样筒分装区底板(16)上开设有滑槽(17)，每个分区的次级盖板(10)底部设置有与滑槽(17)相对应的顶板弧形倒角(11)，滑片(14)的底部嵌入在滑槽(17)，顶部与对应的顶板弧形倒角(11)接触，土样筒设置在土样筒分装区(7)的每个分区内，土样筒的顶部、底部以及周向上均设置有弹簧(13)，弹簧(13)的一端固定在滑片(14)、次级盖板(10)或土样筒分装区底板(16)上，另一端均设置有承压片(15)与土样筒接触，实现对土样筒顶部、底部以及周向施加弹力约束。

3.根据权利要求2所述的一种保护易损原状土样的装置，其特征在于，顶板弧形倒角(11)设置于次级盖板(10)底部，共3组，均呈弧形，相互之间夹角为120°，弧度及位置与滑片(14)相对应，其内侧角度与滑片(14)顶部角度呈反向关系，以便于闭合次级盖板(10)时，顶板弧形倒角(11)能够压迫滑片(14)顶部，使其顺延弧形倒角向土样筒一侧移动，进而起到调整滑片(14)因施加水平向弹力约束而可能产生的倾斜，并起到固定滑片(14)上部以使土样筒保持水平向受力均衡的作用。

4.根据权利要求3所述的一种保护易损原状土样的装置，其特征在于，滑片(14)共设置3组，相互之间夹角为120°，均为弧形，且弧度与滑槽(17)相同；滑片(14)放置于滑槽(17)中，能够进行水平向弧形滑动，逆时针滑动时，滑片(14)与土样筒相对位置减小，固定于滑片(14)上的弹簧(13)受力以约束土样筒；反之，弹簧(13)松弛后可拆卸土样筒；滑片(14)顶部角度设置为45°，与顶板弧形倒角(11)内侧的角度呈反向关系。

5.根据权利要求4所述的一种保护易损原状土样的装置，其特征在于，滑槽(17)共设置3组，相互之间夹角为120°，均为弧形，弧度与滑片(14)相同，滑槽(17)圆心均按同一角度偏离土样筒圆心，使滑槽(17)弧度与土样筒圆弧之间呈不平行关系，由此，在滑片(14)延滑槽(17)进行弧形滑动时，其与土样筒的相对位置不断变化，进而可控制滑片(14)上的弹簧(13)受力大小。

6.根据权利要求2所述的一种保护易损原状土样的装置，其特征在于，弹簧(13)及承压片(15)为固定相连，弹簧(13)通过与之相连的承压片(15)对土样筒施加约束弹力；弹簧(13)及承压片(15)分别均匀设置在滑片(14)、次级盖板(10)以及底板(16)上，其中，每个滑片(14)上设置2组，次级盖板(10)及底板(16)上各设置4组，在土样筒上、下及四周共设置14组弹簧(13)及承压片(15)，以应对土样筒在运输及搬运过程中可能遇到的各个方向的震动。

7.根据权利要求2所述的一种保护易损原状土样的装置，其特征在于，4个土样筒分装区(7)的4个次级盖板转轴(9)，分别设置在与便携式手提箱盖板转轴(5)相邻的两侧箱体(2)上，4个次级盖板卡扣(12)均设置在与盖板转轴(5)相垂直的隔板(6)上。

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