CN219200906U - 适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，属于工程技术领域，包括取样外筒，所述取样外筒为一端开口的空心圆柱体结构，所述取样外筒内部设有封闭底盘，所述封闭底盘下端设有隔筒，所述隔筒内部底端设有油缸组件，所述油缸组件上端设有取样内筒，所述取样内筒紧贴封闭底盘，所述封闭底盘上端设有旋转开合组件。本实用新型形成一套能够自由伸缩并及时有效封闭取样筒的虹膜机械取土结构，能够在滨海软土地区高饱和度的土层中取样过程中，解决试样样本脱落断裂，不容易获取、精度难以保证以及对土体扰动大等问题。

Description

适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒

技术领域

本实用新型属于工程技术领域，涉及工程勘察和岩土工程，具体涉及适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒。

背景技术

在沿海软土地区，分布大量强度低、含水量大、工程性质差、震动易液化的成层软土，如饱和砂土、粉土、粉质黏土、淤泥质土等典型土层。很多情况下，工程桩基要穿越多个土层，勘察和设计单位需要在多个不同性质的土层中，选择承载力能够满足条件且稳定的土层作为桩基的持力层。在持力层选择的过程中，要充分考虑各个分层土层的物理力学性质和负摩阻力对承载力的影响。分层土层性质的确定是科学进行勘察设计、合理选择持力层和安全施工的重要保证。

要确定土层的性质，需要准确的取到各个土层的原状土样，而传统的取样设备具有如下的问题：在工程勘察实践中，深层软土取样多采用钻孔取样，取样筒端部没有有效的封闭结构。现场取样人员，常根据取样管的长短，将一定深度范围内的土体通过钻机全部钻取出地面后，人工切取计算深度内的土样，带回室内进行试验，操作过程中对土体的扰动很大。另外，滨海软土地区的土体含水量一般较大，随着钻孔深度的增加，钻杆上提的距离不断增大，在钻杆上提的过程中，对于粉土、砂土、淤泥质土及淤泥土等流塑性很强的土，由于钻筒底部没有有效的封闭，下端土体在重力作用下常会从取样筒中脱落，造成取样失败。在土样提出地表以后，传统的取样设备利用推力将一整段土体从取样器中推出，如果下部土体有脱落损失，很难通过所取土体的深度分布准确的判断土层的具体深度，可能会造成对该地区地层岩性和地质条件判断失误。室内试验和设计人员通过试样获得的数据，就很难保证精度。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型提供了适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，用以解决现有技术对土体取样不够精准，对于流塑性很强的土容易取样失败等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：公开了适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，包括取样外筒，取样外筒为一端开口的空心圆柱体结构，取样外筒内部设有封闭底盘，封闭底盘下端设有隔筒，隔筒内部底端设有油缸组件，油缸组件上端设有取样内筒，取样内筒紧贴封闭底盘，封闭底盘上端设有旋转开合组件；旋转开合组件包括固定内筒，固定内筒表面上端均布圆柱凸块，圆柱凸块上设有机械虹膜膜瓣，机械虹膜膜瓣的表面设有圆形凹槽，圆形凹槽卡在圆柱凸块上，机械虹膜瓣膜表面还设有长凹槽，长凹槽上紧贴设有旋转筒，隔筒、封闭底盘和固定内筒固定为一体结构。隔筒、封闭底盘和固定内筒固定为一体结构能够保证旋转取样外筒时，能够通过控制隔筒使隔筒以及隔筒内部的结构、封闭底盘和固定内筒不动，仅使旋转筒随取样外筒旋转，从而达到机械虹膜瓣膜开合的目的。

进一步的，旋转筒内表面设有凸起，凸起对应设在机械虹膜膜瓣的长凹槽内的远离取样外筒开口一端，凸起卡在长凹槽的底端，旋转筒外表面设有限位块，限位块卡在取样外筒内部，取样外筒内部对应限位块的位置的设有限位槽。旋转筒内表面的凸起能够带动机械虹膜瓣膜随旋转筒一起运动，同时固定内筒表面上的圆柱凸块能够限定机械虹膜瓣膜的位置，保证机械虹膜瓣膜旋转后的长凹槽垂直于封闭底盘，使机械虹膜瓣膜由闭合状态旋转到打开状态。

进一步的，圆柱凸块设有四个，机械虹膜膜瓣分别设在固定内筒表面的圆柱凸块上，机械虹膜膜瓣设有四瓣，四瓣机械虹膜膜瓣之间相互贴合。四瓣机械虹膜膜瓣分别设在四个圆柱凸块上，保证机械虹膜膜瓣闭合时，向土层内钻入时不会使未达到标准的土体进入取样内筒。

进一步的，长凹槽倾斜设置，长凹槽与封闭底盘的夹角角度为45度。长凹槽与封闭底盘的夹角角度随着旋转筒的转动逐渐变为90度。

进一步的，隔筒底部中心轴处设有螺纹柱，螺纹柱周围设有螺纹环，螺纹环设在取样外筒底部围绕螺纹柱，螺纹柱周围设有加压孔和泄压孔，加压孔和泄压孔贯穿取样外筒底部和隔筒底部，加压孔和泄压孔在同一直线上，加压孔和泄压孔与螺纹柱中心点的直线距离相等。加压孔用于对隔筒内部油缸组件进行加压，使取样内筒顶出取样外筒，取得土样，泄压孔用于收回取样内筒。

进一步的，油缸组件包括第一活塞，第一活塞靠近开口处的表面设有油缸杠杆，油缸杠杆贯穿第二活塞，第二活塞与第一活塞平行且直径相等。所述油缸组件用来将取样内筒顶出取样外筒，实现对土体取样。

进一步的，油缸杠杆靠近取样外筒开口一端设有螺纹接口，螺纹接口与取样内筒旋转安装。螺纹接口能够方便取样内筒的拆卸，在完成一次取样后只需拆下取样内筒换上新的即可。

进一步的，封闭底盘，中轴线处设有圆孔结构，圆孔结构直径大于取样内筒直径，圆孔结构周围均布凹孔结构，封闭底盘靠近取样外筒开口一侧的表面固定内筒。封闭底盘的圆孔结构直径不能太小，能够使取样内筒通过封闭底盘深入土层中进行取样。

进一步的，取样内筒靠近取样外筒开口一端周向设有刀削结构。取样内筒表面的刀削结构能够保证取样内筒有效的切割土体，取到土层中的土体。

进一步的，旋转筒、取样外筒、取样内筒、隔筒和固定内筒的中心轴在一条直线上。中心轴在一条直线上能够保证结构正常运行，旋转筒通过限位块和限位槽固定在取样外筒上，所以旋转取样外筒时能够带动旋转筒，而隔筒固定不动，使封闭底盘和固定内筒不动，从而使机械虹膜膜瓣打开。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型利用虹膜机械原理和机械油缸的伸缩，形成一套能够自由伸缩并及时有效封闭取样筒的虹膜机械取土结构，解决了当前地质勘察、岩土工程及相关领域在滨海软土地区高饱和度的土层中取样过程中，试样样本脱落断裂，不容易获取、精度难以保证以及对土体扰动大的问题。

2、本实用新型通过旋转取样外筒能够实现控制机械虹膜膜瓣的开合，结构简单好操作，成本较低，同时还采用了油缸组件实现对取样内筒的运动，深入土层中进行取样，同时对取样内筒的一端设置刀削结构，能够轻松实现取样，同时能够保证取样的精确度。

附图说明

图1为本实用新型适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒的剖视结构示意图；

图2为本实用新型适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒的隔筒及内部组件的剖视结构示意图；

图3为本实用新型适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒的取样外筒及隔筒内部组件的剖视结构示意图；

图4为本实用新型适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒的旋转开合组件的正视图；

图5为本实用新型适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒的机械虹膜膜瓣打开时的正视图；

图6为本实用新型适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒的固定内筒的正视图；

图7为本实用新型适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒的旋转筒的正视图；

图8为本实用新型适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒的封闭底盘的俯视图；

图9为本实用新型适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒的俯视图。

附图标记：

1、取样外筒；101、螺纹环；102、加压孔；103、泄压孔；2、封闭底盘；201、圆孔结构；202、凹孔结构；3、隔筒；301、螺纹柱；4、油缸组件；401、第一活塞；402、油缸杠杆；403、第二活塞；404、螺纹接口；5、取样内筒；501、刀削结构；6、旋转开合组件；601、固定内筒；602、圆柱凸块；603、机械虹膜膜瓣；604、圆形凹槽；605、长凹槽；606、旋转筒；607、凸起；608、限位块；609、限位槽。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。

在本实用新型中，为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序和技术含义。本申请所说的“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接或间接连接。需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，只是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-4所示，适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，包括取样外筒1，取样外筒1为一端开口的空心圆柱体结构，取样外筒1内部设有封闭底盘2，封闭底盘2下端设有隔筒3，隔筒3内部底端设有油缸组件4，油缸组件4上端设有取样内筒5，取样内筒5紧贴封闭底盘2，封闭底盘2上端设有旋转开合组件6；旋转开合组件6包括固定内筒601，固定内筒601表面上端均布圆柱凸块602，圆柱凸块602上设有机械虹膜膜瓣603，机械虹膜膜瓣603的表面设有圆形凹槽604，圆形凹槽604卡在圆柱凸块602上，机械虹膜瓣膜表面还设有长凹槽605，长凹槽605上紧贴设有旋转筒606，隔筒3、封闭底盘2和固定内筒601固定为一体结构。隔筒3、封闭底盘2和固定内筒601固定为一体结构能够保证旋转取样外筒1时，能够通过控制隔筒3使隔筒3以及隔筒3内部的结构、封闭底盘2和固定内筒601不动，仅使旋转筒606随取样外筒1旋转，从而达到机械虹膜瓣膜开合的目的。

如图5-9所示，旋转筒606内表面设有凸起607，凸起607对应设在机械虹膜膜瓣603的长凹槽605内的远离取样外筒1开口一端，凸起607卡在长凹槽605的底端，旋转筒606外表面设有限位块608，限位块608卡在取样外筒1内部，取样外筒1内部对应限位块608的位置的设有限位槽609。旋转筒606内表面的凸起607能够带动机械虹膜瓣膜随旋转筒606一起运动，同时固定内筒601表面上的圆柱凸块602能够限定机械虹膜瓣膜的位置，保证机械虹膜瓣膜旋转后的长凹槽605垂直于封闭底盘2，使机械虹膜瓣膜由闭合状态旋转到打开状态。

优选地，圆柱凸块602设有四个，机械虹膜膜瓣603分别设在固定内筒601表面的圆柱凸块602上，机械虹膜膜瓣603设有四瓣，四瓣机械虹膜膜瓣603之间相互贴合。四瓣机械虹膜膜瓣603分别设在四个圆柱凸块602上，保证机械虹膜膜瓣603闭合时，向土层内钻入时不会使未达到标准的土体进入取样内筒5。

优选地，长凹槽605倾斜设置，长凹槽605与封闭底盘2的夹角角度为45度。长凹槽605与封闭底盘2的夹角角度随着旋转筒606的转动逐渐变为90度。

优选地，隔筒3底部中心轴处设有螺纹柱301，螺纹柱301周围设有螺纹环101，螺纹环101设在取样外筒1底部围绕螺纹柱301，螺纹柱301周围设有加压孔102和泄压孔103，加压孔102和泄压孔103贯穿取样外筒1底部和隔筒3底部，加压孔102和泄压孔103在同一直线上，加压孔102和泄压孔103与螺纹柱301中心点的直线距离相等。加压孔102用于对隔筒3内部油缸组件4进行加压，使取样内筒5顶出取样外筒1，取得土样，泄压孔103用于收回取样内筒5。

优选地，油缸组件4包括第一活塞401，第一活塞401靠近开口处的表面设有油缸杠杆402，油缸杠杆402贯穿第二活塞403，第二活塞403与第一活塞401平行且直径相等。第二活塞403与隔筒3固定，第二活塞403的位置在油缸加压、泄压的过程中保持不变，油缸组件4用来将取样内筒5顶出取样外筒1，实现对土体取样。

优选地，油缸杠杆402靠近取样外筒1开口一端设有螺纹接口404，螺纹接口404与取样内筒5旋转安装。螺纹接口404能够方便取样内筒5的拆卸，在完成一次取样后只需拆下取样内筒5换上新的即可。

优选地，封闭底盘2，中轴线处设有圆孔结构201，圆孔结构201直径大于取样内筒5直径，圆孔结构201周围均布凹孔结构202，封闭底盘2靠近取样外筒1开口一侧的表面固定内筒601。凹孔结构202能够保证机械虹膜膜瓣603在开合的过程中不与封闭底盘2产生碰撞，封闭底盘2的圆孔结构201直径不能太小，能够使取样内筒5通过封闭底盘2深入土层中进行取样。

优选地，取样内筒5靠近取样外筒1开口一端周向设有刀削结构501。取样内筒5表面的刀削结构501能够保证取样内筒5有效的切割土体，取到土层中的土体。

优选地，旋转筒606、取样外筒1、取样内筒5、隔筒3和固定内筒601的中心轴在一条直线上。中心轴在一条直线上能够保证结构正常运行，旋转筒606通过限位块608和限位槽609固定在取样外筒1上，所以旋转取样外筒1时能够带动旋转筒606，而隔筒3固定不动，使封闭底盘2和固定内筒601不动，从而使机械虹膜膜瓣603打开。

本结构开始工作时，首先将整体结构钻入土层中，达到想要取样的位置，固定隔筒3上的螺纹柱301不动，旋转取样外筒1上的螺纹环101，取样外筒1内表面的限位槽609带动旋转筒606表面的限位块608转动，旋转筒606内表面的凸起607带动机械虹膜膜瓣603的长凹槽605逐渐旋转到垂直于封闭底盘2的位置，圆柱凸块602固定住的机械虹膜膜瓣603的位置不动，使长凹槽605旋转时被凸起607限制，使机械虹膜瓣膜逐渐打开，再通过向加压孔102内部加压，将取样内筒5推出取样外筒1，进行切割取土，取样完成后再通过泄压孔103减压将取样内筒5提回取样外筒1内部，然后旋转取样外筒1，机械虹膜膜瓣603关闭，取样完毕，操作钻机，将结构整体提出地面，提出地面以后，旋转取下取样内筒5，换上新的取样内筒5，进行下一轮的取样。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：包括取样外筒，所述取样外筒为一端开口的空心圆柱体结构，所述取样外筒内部设有封闭底盘，所述封闭底盘下端设有隔筒，所述隔筒内部底端设有油缸组件，所述油缸组件上端设有取样内筒，所述取样内筒紧贴封闭底盘，所述封闭底盘上端设有旋转开合组件；

所述旋转开合组件包括固定内筒，所述固定内筒表面上端均布圆柱凸块，所述圆柱凸块上设有机械虹膜膜瓣，所述机械虹膜膜瓣的表面设有圆形凹槽，所述圆形凹槽卡在圆柱凸块上，所述机械虹膜膜瓣表面还设有长凹槽，所述长凹槽上紧贴设有旋转筒，所述隔筒、封闭底盘和固定内筒固定为一体结构。

2.根据权利要求1所述的适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：所述旋转筒内表面设有凸起，所述凸起对应设在机械虹膜膜瓣的长凹槽内的远离取样外筒开口一端，所述凸起卡在长凹槽的底端，所述旋转筒外表面设有限位块，所述限位块卡在取样外筒内部，所述取样外筒内部对应限位块的位置的设有限位槽。

3.根据权利要求1所述的适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：所述圆柱凸块设有四个，所述机械虹膜膜瓣分别设在固定内筒表面的圆柱凸块上，所述机械虹膜膜瓣设有四瓣，四瓣所述机械虹膜膜瓣之间相互贴合。

4.根据权利要求1所述的适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：所述长凹槽倾斜设置，所述长凹槽与封闭底盘的夹角角度为45度。

5.根据权利要求1所述的适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：所述隔筒底部中心轴处设有螺纹柱，所述螺纹柱周围设有螺纹环，所述螺纹环设在取样外筒底部围绕螺纹柱，所述螺纹柱周围设有加压孔和泄压孔，所述加压孔和泄压孔贯穿取样外筒底部和隔筒底部，所述加压孔和泄压孔在同一直线上，所述加压孔和泄压孔与螺纹柱中心点的直线距离相等。

6.根据权利要求1所述的适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：所述油缸组件包括第一活塞，所述第一活塞靠近开口处的表面设有油缸杠杆，所述油缸杠杆贯穿第二活塞，所述第二活塞与第一活塞平行且直径相等。

7.根据权利要求6所述的适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：所述油缸杠杆靠近取样外筒开口一端设有螺纹接口，所述螺纹接口与取样内筒旋转安装。

8.根据权利要求1所述的适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：所述封闭底盘，中轴线处设有圆孔结构，所述圆孔结构直径大于取样内筒直径，所述圆孔结构周围均布凹孔结构，所述封闭底盘靠近取样外筒开口一侧的表面固定内筒。

9.根据权利要求1所述的适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：所述取样内筒靠近取样外筒开口一端周向设有刀削结构。

10.根据权利要求1所述的适用于软土分层精细取样的机械虹膜取样筒，其特征在于：所述旋转筒、取样外筒、取样内筒、隔筒和固定内筒的中心轴在一条直线上。

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