CN207439718U - 一种外动内静环刀取土装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种外动内静环刀取土装置，包括依次固接的第一接头、连接段和有切削刃的外动管，外动管内有缓冲机构，缓冲机构连接外动管和内静压环刀取样管，内静压环刀取样管伸出外动管外；内静压环刀取样管与外动管之间有空隙；内静压环刀取样管内安装有环刀，内静压环刀取样管中段通过连接机构连接第二接头和管刃，第二接头连缓冲机构。通过内静压管施压，管刃静压贯入钻孔底部土层内，钻杆带动外动管旋转切土，内静压环刀取样管贯入土层取样；停钻，取下取土装置，分离内静压环刀取样管和缓冲机构，取下第二接头和管刃，分开组成体，取出环刀，得环刀样。该取土装置取得的环刀样，满足I级不扰动样的要求，提高岩土工程勘察的质量与效率。

Description

一种外动内静环刀取土装置

技术领域

本实用新型属于工程地质勘查设备技术领域，涉及一种外动内静环刀取土装置。

背景技术

铁路工程、公路工程、工民建工程地质勘察中需要提取工程现场原状土样进行室内试验，通常采用取样器提取原状土样。目前常用的取土装置为薄壁取土装置，薄壁取土装置由取样头和薄壁管组成，主要结构为一单向球阀，压入取土装置时，残土和浆液沿单向阀排出口排出。需要快速取样时，取土装置快速压入地基土，为了防止由于排出口过小而在取土装置内形成被压压缩土样，出排口的面积必须足够大，取土装置头部的溢流孔最小直径为9mm，由于孔底有残留，球阀部分常常被淤泥堵塞或夹砂，因此，现有的取土装置取样主要靠管壁摩阻，导致土样容易移动和脱落。同时，为取得较为完整的土样，取土装置内部设有镀锌铁皮制造的单开缝的取样筒，在试验室环刀开土取样时铁皮脱开较方便。虽然薄壁取土装置工程中大量使用，但也存在以下几个问题：一是取土筒的扁平度差，铁皮容易变形，影响取样；二是在地基土较密实时，静压方式不能得到完整的土样，采用钻进方式时，土样遭到破坏，不能达到试验要求；三是土样送至试验室后，需用环刀在土样上取样，然后进行室内试验操作，过程复杂、繁琐。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种外动内静环刀取土装置，在土质较松散的地基土和土质较密实的地基土上均能取样，同时，简化取样试样操作过程。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种外动内静环刀取土装置，包括依次固接的环形的第一接头、环形的连接段和管状的外动管，第一接头的内部、连接段的内部和外动管的内部连通，外动管内安装有缓冲机构，缓冲机构的一端与外动管相连接，缓冲机构的另一端与内静压环刀取样管的一端相连接，内静压环刀取样管位于外动管内，内静压环刀取样管的另一端伸出外动管外；内静压环刀取样管与外动管之间有空隙，外动管远离连接段的一端加工有切削刃；

所述的内静压环刀取样管包括筒形的内静压环刀取样管中段，内静压环刀取样管中段内加工有至少两个互不连通的凹槽，每个凹槽内均安装有环刀，内静压环刀取样管中段的一端通过第一连接机构与第二接头相连接，第二接头上设有与内静压环刀取样管中段内部相通的排气孔，第二接头与缓冲机构相连接，内静压环刀取样管中段通过第二连接机构与管刃相连接；管刃与切削刃同向设置，且管刃伸出外动管外；

所述的缓冲机构包括管状的连接管，连接管的一端与连接轴承相连接，连接管的另一端设有压头，压头的一端位于连接管内，压头的另一端与第二接头螺纹连接；连接管内设有弹簧，弹簧的一端与连接管内部相连接，弹簧的另一端与压头相连接；压头上设有连通连接管内孔和排气孔的气道；第一接头的内孔、连接段的内孔、外动管的内孔、连接轴承的内孔和连接管的内孔依次连通，形成内静压通道。

本实用新型取土装置适用于粘性土、粉土等土质地基土的取样。内置环刀，对于密度和含水率试验可在现场直接完成工程检测，对于其它如压缩试验、湿陷性试验等试验项目，将现场取得的环刀样即可直接放置于仪器上进行相关试验，同时解决了在地基土较密实时，静压不能取得原状样的问题。经过试验取得的环刀样，满足《岩土工程勘查规范》（GB50021－2001）中I级不扰动样的要求，可开展土类定名、含水量、密度、强度参数、变形参数、固结压密参数试验。该取土装置解决了地基土较密实时，静压不能取得I级原状样的问题，同时简化了取样试样操作过程，提高岩土工程勘察的质量与效率，满足生产技术发展的需要。

附图说明

图1是本实用新型取土装置的结构示意图。

图2是本实用新型取土装置中内静压环刀取样管的示意图。

图3是本实用新型取土装置中内静压环刀取样管中段的示意图。

图4是图3的左视图。

图5是本实用新型取土装置中缓冲机构的示意图。

图中：1.第一接头，2.连接段，3.缓冲机构，4.外动管，5.内静压环刀取样管，6.切削刃，7.第二接头，8.内静压环刀取样管中段，9.环刀，10.管刃，11.排气孔，12.组成体，13.连接轴承，14.连接管，15.弹簧，16.压头。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型取土装置，包括依次固接的环形的第一接头1、环形的连接段2和管状的外动管4，第一接头1的内部、连接段2的内部和外动管4的内部连通，外动管4朝向连接段2一端的内部设有轴承座，该轴承座上安装有缓冲机构3，缓冲机构3的一端与该轴承座的相连接，缓冲机构3的另一端与内静压环刀取样管5的一端相连接，内静压环刀取样管5位于外动管4内，内静压环刀取样管5的另一端伸出外动管4外；内静压环刀取样管5与外动管4之间有空隙，外动管4远离连接段2的一端加工有切削刃6。

如图2所示，本实用新型取土装置中的内静压环刀取样管5，包括筒形的内静压环刀取样管中段8，内静压环刀取样管中段8内加工有至少两个互不连通的凹槽，每个凹槽内均安装有环刀9，内静压环刀取样管中段8的一端通过第一连接机构与第二接头7（内静压环刀取样管后段）相连接，第二接头7上设有与内静压环刀取样管中段8内部相通的排气孔11，第二接头7远离内静压环刀取样管中段8的一端加工有外螺纹；内静压环刀取样管中段8的另一端通过第二连接机构与管刃10（内静压环刀取样管前段）相连接。

如图3和图4所示，本实用新型取土装置中的内静压环刀取样管中段8，包括多个组成体12，组成体12为三瓣，该三瓣组成体12构成一个环形结构，该环形结构的一端通过第一连接机构与第二接头7相连接，该环形结构的另一端通过第二连接机构与管刃10相连接；该环形结构内加工有至少两个互不相通的凹槽，每个凹槽内均安装有环刀9。

如图5所示，本实用新型取土装置中的缓冲机构3，包括管状的连接管14，连接管14的一端与连接轴承13相连接，连接管14的另一端设有压头16，压头16的一端位于连接管14内，压头16的另一端加工有内螺纹，该内螺纹与第二接头7上的外螺纹相连接；连接管14内设有弹簧15，弹簧15的一端与连接管14内部相连接，弹簧15的另一端与压头16相连接。压头16上设有连通连接管14内孔和排气孔11的气道。压头16可沿连接管14的轴线方向往复移动。

管刃10与切削刃6同向设置，且管刃10伸出外动管4外。

第一接头1的内孔、连接段2的内孔、外动管4的内孔、连接轴承13的内孔和连接管14的内孔依次连通，形成内静压通道。

第一连接机构和第二连接机构可为卡扣连接结构或者螺纹连接结构等。

内静压环刀取样管中段8采用钢管制成。

利用本实用新型取土装置取得土样时：

在工程勘察指定地点，工程地质钻机就位、钻孔，在预定取样深度处停钻，清除孔内虚土。将钻机上的钻头卸下，通过第一接头1将本实用新型取土装置与工程地质钻机相连，随后工程地质钻机将该取土装置送入钻孔内的取样深度处，内静压管给压头16施加向下的压力，此时弹簧15压缩（起到缓冲作用），压头16向下移动，推动内静压环刀取样管5向下移动，将管刃10静压贯入钻孔底部的土层内，内静压环刀取样管5贯入一定深度后，启动工程地质钻机，钻杆转动，钻杆通过第一接头1带动外动管4旋转，由于外动管4与内静压环刀取样管5通过连接轴承13连接，内静压环刀取样管5贯入土层内，故而内静压环刀取样管5不动，而外动管4在钻杆带动下旋转切土，以减少土体与取土装置之间的摩擦力，外动管4旋转过程中，内静压管持续向压头16施压，保证内静压环刀取样管5顺利贯入取样。钻进一定深度（各环刀内土样取得）后，停钻，取出取土装置，获得土样。取样过程中静压环刀取样管5内的空气通过排气孔11排出。

取得土样后，从工程地质钻机上取下本实用新型取土装置，并水平放置，将内静压环刀取样管5从缓冲机构3上取下。将取出的内静压环刀取样管5水平放置，将第二接头7和管刃10从内静压环刀取样管中段8上取下，随后，将构成内静压环刀取样管中段8的三瓣组成体12分开，就可以取出环刀9，获得环刀样。

对于现场可以完成的试验（如密度、含水率等试验）将环刀样直接放置于电子天平上进行试验即可。对于需在室内完成的试验，用与环刀9直径和形状相同的硬质PVC板将环刀样上下封盖，并用胶带进行密封，同时做好土样编号记录，完成环刀样的包装，在所有土样取得后，统一运送至试验室，直接打开包装放置于试验设备上进行相关试验。

将本实用新型取土装置各部件按拆卸顺序依次反过程安装，进行下一次的取土工作。

内静压环刀取样管5设置于外动管4钻头内，呈圆筒状，其由前、中、后三段构成，后段与缓冲装置3连接；中段为环刀取土管，圆筒形，三瓣式，容易拆卸、安装，内部放置标准规格的环刀；前段为静压管刃，管刃近似圆锥形，内壁保持直径不变，既能减小入土时的阻力，又能保持内壁土样不受扰动。保证在取土过程中外动管4转动而内静压环刀取样管5静止不动；缓冲装置3主体为弹簧，其与回转总成和内静压环刀取样管5相接，可减小地质钻机振动对内静压环刀取样管5的振动影响。

第一接头1保证工程地质钻杆与取土装置完好对接；外动管钻头（切削刃6）在取样中起到切土、钻进的作用；内静压环刀取样管5设置于外动管钻头内，并相对有一定的超前量，用于静压获取I级不扰动样；回转总成以连接轴承13为主，保证在取土过程中外动管钻头转动而内静压环刀取样管5不转动；缓冲装置3设置在内静压环刀取样管5尾部，主要起到减小地质钻机振动对内静压环刀取样管的振动影响，使内静压环刀取样管取样过程中保持静压状态。本取土装置适用于粘性土、粉土等地质土样的取土，具有安装、拆卸方便，操作简单，可有效取得I级不扰动样等优点。

Claims (3)

1.一种外动内静环刀取土装置，其特征在于，包括依次固接的环形的第一接头（1）、环形的连接段（2）和管状的外动管（4），第一接头（1）的内部、连接段（2）的内部和外动管（4）的内部连通，外动管（4）内安装有缓冲机构（3），缓冲机构（3）的一端与外动管（4）相连接，缓冲机构（3）的另一端与内静压环刀取样管（5）的一端相连接，内静压环刀取样管（5）位于外动管（4）内，内静压环刀取样管（5）的另一端伸出外动管（4）外；内静压环刀取样管（5）与外动管（4）之间有空隙，外动管（4）远离连接段（2）的一端加工有切削刃（6）；

所述的内静压环刀取样管（5）包括筒形的内静压环刀取样管中段（8），内静压环刀取样管中段（8）内加工有至少两个互不连通的凹槽，每个凹槽内均安装有环刀（9），内静压环刀取样管中段（8）的一端通过第一连接机构与第二接头（7）相连接，第二接头（7）上设有与内静压环刀取样管中段（8）内部相通的排气孔（11），第二接头（7）与缓冲机构（3）相连接，内静压环刀取样管中段（8）通过第二连接机构与管刃（10）相连接；管刃（10）与切削刃（6）同向设置，且管刃（10）伸出外动管（4）外；

所述的缓冲机构（3）包括管状的连接管（14），连接管（14）的一端与连接轴承（13）相连接，连接管（14）的另一端设有压头（16），压头（16）的一端位于连接管（14）内，压头（16）的另一端与第二接头（7）螺纹连接；连接管（14）内设有弹簧（15），弹簧（15）的一端与连接管（14）内部相连接，弹簧（15）的另一端与压头（16）相连接；压头（16）上设有连通连接管（14）内孔和排气孔（11）的气道；第一接头（1）的内孔、连接段（2）的内孔、外动管（4）的内孔、连接轴承（13）的内孔和连接管（14）的内孔依次连通，形成内静压通道。

2.根据权利要求1所述的外动内静环刀取土装置，其特征在于，所述的内静压环刀取样管中段（8）包括三瓣组成体（12），该三瓣组成体（12）构成一个环形结构，该环形结构的一端通过第一连接机构与第二接头（7）相连接，该环形结构的另一端通过第二连接机构与管刃（10）相连接；该环形结构内加工有至少两个互不相通的凹槽，每个凹槽内均安装有环刀（9）。

3.根据权利要求2所述的外动内静环刀取土装置，其特征在于，所述的第一连接机构和第二连接机构为卡扣连接结构或者螺纹连接结构。