本發(fā)明屬于巖土勘探工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液壓式取原狀粘土的裝置及其方法。

背景技術(shù)：

黏土作為一種天然建筑材料，具有能就地取材、技術(shù)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、有一定的防滲效果等優(yōu)點(diǎn)，因而常常作為一種防滲層材料而被廣泛應(yīng)用于水利工程。在應(yīng)用于工程前，需要對(duì)黏土進(jìn)行試驗(yàn)，全面認(rèn)識(shí)黏土的基本物理力學(xué)特性，判斷其是否能作為防滲材料，所得到的基本物理力學(xué)特性參數(shù)也作為設(shè)計(jì)依據(jù)。密度試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)等均需要原狀土樣。土體是固體物質(zhì)、水和氣體組成的三相體系，土體結(jié)構(gòu)相對(duì)較為松散，在取樣操作、試樣封裝、貯存、運(yùn)輸過程中，易擾動(dòng)破壞其原有結(jié)構(gòu)體系，造成土體原狀樣取樣困難，甚至取樣失敗。

現(xiàn)有原狀土取樣技術(shù)中，原狀土采樣器包括電動(dòng)和手動(dòng)方式兩種，電動(dòng)取土裝置因野外電源限制、價(jià)格昂貴等原因未被廣泛推廣。手動(dòng)取土裝置主要有直壓式和旋轉(zhuǎn)式兩種，旋轉(zhuǎn)式取樣裝置常因取樣管軸心不穩(wěn)而造成對(duì)土體的擾動(dòng)，直壓式主要是通過錘擊取樣桶，以將其打入土體中，最后再拔出取樣桶，取得土體試樣，但是在錘擊過程中由于施力不均易出現(xiàn)取樣桶傾斜、偏移，且極易造成土體震動(dòng)，破壞土體原有結(jié)構(gòu)體系，造成土體取樣失敗?，F(xiàn)有技術(shù)中，還有一種直接在取樣裝置內(nèi)安置環(huán)刀取樣，可以避免二次擾動(dòng)，但是由于環(huán)刀壁較厚，在取樣時(shí)，對(duì)周圍土體產(chǎn)生較大擠壓，造成對(duì)土體原有結(jié)構(gòu)體系的破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種液壓式取原狀粘土的裝置及其方法。該裝置及方法對(duì)土體擾動(dòng)小、省力且施力較均勻、操作方便且實(shí)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種液壓式取原狀粘土的裝置，包括：

取樣管，所述取樣管為分體結(jié)構(gòu)，用于原狀黏土取樣；

液壓千斤頂，用于提供所述取樣管插入黏土內(nèi)取樣的動(dòng)力源；

所述取樣管和液壓千斤頂在取土位置的土槽內(nèi)配合使用。

所述取樣管包括沿中心分開的第一半取樣管和第二半取樣管，所述第一半取樣管和第二半取樣管扣合連接。

所述第一半取樣管和第二半取樣管的連接處的外側(cè)設(shè)有分離豁口。

所述取樣管為鋼管，厚度為1-3mm。

所述液壓千斤頂?shù)妮敵龆硕瞬吭O(shè)有與輸出方向垂直的支撐板，所述支撐板為圓形、且直徑大于所述取樣管的直徑。

一種利用所述裝置取土的方法，所述方法包括以下幾個(gè)步驟：

1)取原狀土：選好取土地點(diǎn)，在取土位置挖一土槽，將取樣管和液壓千斤頂放入土槽內(nèi)，所述液壓千斤頂輸出端的支撐板與取樣管的一端接觸，液壓千斤頂?shù)奈捕撕腿庸艿牧硪欢伺c土槽的相對(duì)的兩個(gè)內(nèi)壁接觸；通過液壓千斤頂推動(dòng)取樣管插入土體內(nèi)取樣；

2)脫原狀土：當(dāng)取樣管被壓入土體中后，將取樣管外側(cè)的土體挖掉，拖住取樣管，且向下壓取樣管，使取樣管內(nèi)的土樣與土槽接觸處被錯(cuò)開，取滿原狀土的取樣管被取下；在取樣管外側(cè)兩道分離豁口處施力，將取樣管的分體結(jié)構(gòu)打開，取出原狀土，完成脫原狀土；

3)原狀土樣封裝：通過環(huán)刀壓削取出的原狀土，使原狀土呈圓柱狀，且在環(huán)刀兩端留有余土；取一些擾動(dòng)土制成泥漿，將環(huán)刀及原狀土樣用泥漿包裹后裝入密封袋封裝；再將封裝好的原狀土樣放入封裝箱內(nèi)、且通過墊層固定，完成原狀土樣封裝。

所述步驟1)中，當(dāng)土質(zhì)較軟時(shí)，在土槽除了取樣面的其它三面襯墊墊板。

所述步驟3)中，在用環(huán)刀壓削之前用切土刀將土樣切削成稍大于環(huán)刀直徑的土柱。

所述步驟3)中，所述環(huán)刀及原狀土樣用泥漿包裹后，先用保鮮膜包裹，然后用密封袋密封。

所述步驟3)中，所述封裝箱為木箱，所述墊層為木屑，所述木箱四周填充木屑，在所述木箱最后一面封口前，所述木箱中的木屑稍高于木箱邊緣，用力下壓最后一面木板將所述木箱封閉，最后用氣槍封口，完成原狀土樣封裝。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：本發(fā)明開挖土槽，利用液壓千斤頂施力，對(duì)土體擾動(dòng)小、省力且施力較均勻、操作方便且實(shí)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中液壓式取原狀粘土裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中取樣管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為液壓千斤頂，2為支撐板，3為取樣管，31為第一半取樣管，32為第二半取樣管，33為分離豁口，4為土槽。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種液壓式取原狀粘土的裝置，包括：

取樣管3，為分體結(jié)構(gòu)，用于黏土內(nèi)取樣；

液壓千斤頂1，用于提供取樣管3插入黏土內(nèi)取樣的動(dòng)力源；

取樣管3和液壓千斤頂1在取土位置的土槽4內(nèi)配合使用。

如圖2所示，進(jìn)一步地，取樣管3包括扣合連接的第一半取樣管31和第二半取樣管32，第一半取樣管31和第二半取樣管32的連接處設(shè)有分離豁口33。取樣管3兩側(cè)的分離豁口33便于分體結(jié)構(gòu)的打開。

進(jìn)一步地，取樣管3為鋼管，其厚度為1-3mm。采用鋼管且壁厚較薄，便于取樣管3插入土體內(nèi)。薄壁鋼管在滿足強(qiáng)度和剛度要求時(shí)應(yīng)盡可能的薄。

液壓千斤頂1的輸出端端部設(shè)有與輸出方向垂直的支撐板2，支撐板2為圓形、且直徑大于取樣管3的直徑。取土作業(yè)時(shí)，支撐板2與取樣管3接觸，液壓千斤頂1通過支撐板2推動(dòng)取樣管3插入土體內(nèi)。

一種利用上述裝置取原狀土的方法，所述方法包括以下幾個(gè)步驟：

1)取原狀土：

選好取土地點(diǎn)，挖掉表層含雜質(zhì)、有機(jī)質(zhì)較多的土層，在取土位置挖一土槽4，土槽4的尺寸剛好將取樣管3和液壓千斤頂1放入并卡住，液壓千斤頂1輸出端的支撐板2與取樣管3的一端緊密接觸，液壓千斤頂1的尾部和取樣管3的另一端與土槽4的相對(duì)內(nèi)壁接觸，土槽4不僅可以提供液壓千斤頂1的受力支持面，而且可以控制取樣管3進(jìn)入土體的方向。通過液壓千斤頂1推動(dòng)取樣管3插入土體內(nèi)取樣；

2)脫原狀土：當(dāng)取樣管3被壓入土體中后，將取樣管3外側(cè)的土體挖，拖住取樣管3，且向下壓取樣管3，使取樣管3內(nèi)的土樣與土槽4接觸處被錯(cuò)開，取滿原狀土的取樣管3被取下，減少了直接將取樣管3拔出，造成對(duì)土體造成的較大擾動(dòng)。在取樣管3外側(cè)的兩道分離豁口33處施力，將取樣管3的分體結(jié)構(gòu)打開，使取樣管3的一半被取下，同時(shí)去掉取樣管3的另一半，取出原狀土，完成脫原狀土；

3)原狀土樣封裝：通過環(huán)刀壓削取出的原狀土，使原狀土呈圓柱狀，且在環(huán)刀兩端留有余土；取一些擾動(dòng)土制成泥漿，將環(huán)刀及原狀土樣用泥漿包裹后裝入密封袋封裝；再將封裝好的原狀土樣放入封裝箱內(nèi)、且通過墊層固定，完成原狀土樣封裝。

步驟1)中，當(dāng)土質(zhì)較軟時(shí)，在土槽4除了取樣面的其它三面襯墊墊板，墊板可采取較堅(jiān)硬的木材。扳動(dòng)液壓千斤頂手柄將取樣管3直壓入土體，完成取原狀土。為避免液壓千斤頂超過額定行程，在扳動(dòng)液壓千斤頂手柄時(shí)，可在土槽取樣面對(duì)側(cè)襯墊木材。

步驟3)中，將試驗(yàn)用的切土環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，刃口向下，放在土樣上。在用環(huán)刀壓削之前用切土刀將土樣切削成稍大于環(huán)刀直徑的土柱。然后將環(huán)刀垂直向下壓，邊壓邊削，至土樣伸出環(huán)刀少許，伸出環(huán)刀的尺寸兩端可均取3cm。在取原狀土位置附近，取一些擾動(dòng)土，粉碎，澆水?dāng)嚢柚聊酀{呈流塑態(tài)，將環(huán)刀及原狀土樣用流塑態(tài)泥漿包裹，起到保溫作用，之間用一定厚度擾動(dòng)土樣分隔，因?yàn)榄h(huán)刀兩端有余土及一定擾動(dòng)土樣，黏土滲透系數(shù)較小，含水量較高的流塑態(tài)黏土，幾乎不會(huì)導(dǎo)致最終想要的原狀土樣含水率變化。將裹漿后的原狀土樣先用保鮮膜包裹，保鮮膜質(zhì)軟且薄，可以和裹漿后的原狀土樣緊密貼合，減少水分的蒸發(fā)，并起到一定的束縛作用，然后將其裝入塑料袋，塑料袋內(nèi)多余空氣擠出，膠帶封口，然后將塑料袋包裹的原狀土樣放入事先準(zhǔn)備好的封裝箱內(nèi)。

本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述封裝箱為木箱，墊層為木屑，木箱四周填充木屑，在有六個(gè)面的木箱最后一面封口前，木箱中木屑稍高于木箱邊緣，稍用力下壓最后一面木板至與其他木板接觸，封閉木箱，目的在于避免原狀土樣在運(yùn)輸過程中，因木箱中有多余空間而造成原狀土樣松散，最后用氣槍封口，完成原狀土樣封裝。木箱運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室之后，拆掉各種包裝以及流塑態(tài)的黏土，削去環(huán)刀兩端余土并削平，得到試樣。

本發(fā)明開挖土槽，利用液壓千斤頂施力，較錘擊施力更加均勻可控，對(duì)土體擾動(dòng)小、省力且施力較均勻、操作方便且實(shí)用。當(dāng)土質(zhì)較硬時(shí)，優(yōu)勢(shì)更加明顯。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)、擴(kuò)展等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。