原狀土體取樣裝置以及取樣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土勘探工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種原狀土體取樣裝置以及取樣方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著建筑、市政、交通等行業(yè)大型工程建設(shè)的加快，勘測(cè)設(shè)計(jì)水平得到了快速發(fā)展，對(duì)采取土體試樣的要求也隨之提高，目前對(duì)于取樣土體，往往要求其保持原狀。但是土體是巖石經(jīng)過風(fēng)化作用以及剝蝕、搬運(yùn)、沉積作用等復(fù)雜自然環(huán)境所生成的各類沉積物，是由固體物質(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。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)土體原狀樣取樣的裝置大多僅為單一圓柱狀筒，并且主要通過錘擊取樣筒，以將其打入土體中，最后再拔出取樣筒，取得土體試樣。此種取樣裝置以及取樣方法主要存在以下不足:第一、采用錘擊方法容易出現(xiàn)取樣筒傾斜、偏移，并且在錘擊過程中，極易造成土體震動(dòng)，破壞土體原有結(jié)構(gòu)體系，導(dǎo)致原狀土體取樣失敗;第二、直接拔出取樣筒，容易造成取樣筒內(nèi)土體低于取樣筒高度，因此在取樣筒內(nèi)將剩余一定空間，這樣在后續(xù)運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移途中將造成取樣筒內(nèi)的土體完全松散，導(dǎo)致原狀土體取樣失敗;第三，由于直接采用錘擊操作，因此取樣筒往往無法完全敲擊入土體表面以下，導(dǎo)致取樣筒內(nèi)的上端將剩余一定空間，也會(huì)造成后期土體松散的情況;第四、現(xiàn)有土體取樣裝置沒有配備與取樣筒相配套的筒蓋，將造成試樣在封裝、貯存和運(yùn)輸過程中的不便，容易造成原狀土體松散的情況。
[0004]綜上，現(xiàn)有的原狀土體取樣裝置都存在著一定的技術(shù)缺陷，在取樣操作、試樣封裝以及運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移過程中對(duì)取樣的原狀土體產(chǎn)生極大的擾動(dòng)破壞，同時(shí)操作流程較為復(fù)雜，取樣成功率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種對(duì)原狀土體擾動(dòng)小，不易造成取樣土體松散，便于原狀土體取樣、封裝以及后期運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移的原狀土體取樣裝置以及原狀土體取樣方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:原狀土體取樣裝置，包括兩端開口的取樣筒體，在取樣筒體的底部設(shè)置有刃口，還包括施力器，所述施力器包括套環(huán)和傳力把手，傳力把手的一端與套環(huán)連接，其另一端為施力部;在取樣筒體頂部的外周壁上設(shè)置有卡環(huán)凸起，所述卡環(huán)凸起低于取樣筒體的頂部端面，所述套環(huán)可拆卸的套在卡環(huán)凸起上方的取樣筒體上，其中卡環(huán)凸起的外徑為Dl，卡環(huán)凸起上方的取樣筒體的外徑為D2，套環(huán)的內(nèi)徑為D3，并且滿足D2<D3<D1。
[0007]進(jìn)一步的是:所述卡環(huán)凸起為固定的套設(shè)在取樣筒體頂部外周壁上的卡環(huán)件。
[0008]進(jìn)一步的是:所述卡環(huán)件與取樣筒體焊接連接。
[0009]進(jìn)一步的是:所述卡環(huán)凸起與取樣筒體為一體結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步的是:當(dāng)施力器上的套環(huán)套在卡環(huán)凸起上方的取樣筒體上時(shí)，傳力把手的施力部高于取樣筒體的頂部端面。
[0011]進(jìn)一步的是:所述施力器有兩個(gè)，兩個(gè)施力器呈鏡像對(duì)稱的分布在套環(huán)的兩側(cè)。
[0012]進(jìn)一步的是:所述傳力把手由橫向桿和豎向桿組成的“Π”形結(jié)構(gòu)，豎向桿的底端與套環(huán)固定連接，橫向桿為傳力把手的施力部。
[0013]進(jìn)一步的是:所述傳力把手由第一橫向桿、第一豎向桿和第二橫向桿組成的“Z”形結(jié)構(gòu)，第二橫向桿的自由端與套環(huán)固定連接，第一橫向桿為傳力把手的施力部;在第二橫向桿的下部沿其軸向設(shè)置有朝向下方的切削刃。
[0014]進(jìn)一步的是:還包括端蓋，所述端蓋有兩個(gè)，并且兩個(gè)端蓋可分別蓋在取樣筒體兩端的開口上。
[0015]另外，本發(fā)明還提供一種利用上述原狀土體取樣裝置的原狀土體取樣方法，包括如下步驟:
[0016]A.取下取樣筒體兩端開口的端蓋，將施力器上的套環(huán)套在卡環(huán)凸起上方的取樣筒體上；
[0017]B.將取樣筒體底部的刃口貼在待取樣的土體表面，然后通過施力器上的施力部平穩(wěn)施力，并將取樣筒體緩慢壓入土體內(nèi)，直至取樣筒體全部進(jìn)入土體，并且取樣筒體的頂部端面有土體冒出時(shí)停止施力;在施力過程中保持取樣筒體始終為豎直狀態(tài)；
[0018]C.扶穩(wěn)取樣筒體，之后刨掉取樣筒體周圍的土體，形成一環(huán)形空槽，并且露出整個(gè)取樣筒體；
[0019]D.扶穩(wěn)取樣筒體，取下施力器;之后清理取樣筒體頂部土體，直到頂部土體與取樣筒體的頂部端面齊平后蓋上端蓋；
[0020]E.用鏟板穿過取樣筒體下方的土體，然后抬起鏟板并連同取樣筒體一起翻轉(zhuǎn)180°，使刃口端朝上，再移開鏟板，之后清理取樣筒體刃口以上的土體，直到刃口端土體與刃口的上端面齊平后蓋上端蓋。
[0021 ]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述的原狀土體取樣裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過設(shè)置結(jié)構(gòu)巧妙的施力器，一方面可將取樣筒體完全壓入土體表面以下，使原狀土體能完全充滿整個(gè)取樣筒體，有效避免了土體松動(dòng)的情況;另一方面也便于手動(dòng)施力，降低施力過程中對(duì)土體原狀的擾動(dòng)，提高原狀土體的取樣成功率。另外，通過設(shè)置端蓋，在取樣后用端蓋將取樣筒體兩端的開口密封，更便于取樣后對(duì)取樣筒體的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移，并可有效降低在后期運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移過程中對(duì)取樣筒體內(nèi)原狀土體的破壞。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述原狀土體取樣裝置的三維視圖；
[0023]圖2為取樣筒體和施力器裝配后的三維視圖；
[0024]圖3為圖2的主視圖；
[0025]圖4為圖3中A-A截面的剖視圖；
[0026]圖5為圖4中局部區(qū)域B的放大示意圖；
[0027]圖6為第一種施力器的三維視圖；
[0028]圖7為第二種施力器的三維視圖；
[0029]圖8為圖7所示施力器的側(cè)視圖；
[0030]圖9至圖15為本發(fā)明所述原狀土體取樣方法的流程步驟示意圖；
[0031]圖中標(biāo)記為:取樣筒體1、頂部端面11、刃口2、施力器3、套環(huán)31、傳力把手32、施力部321、卡環(huán)凸起4、橫向桿51、豎向桿52、第一橫向桿61、第一豎向桿62、第二橫向桿63、切削刃631、端蓋7、環(huán)形空槽8、鏟板9、卡環(huán)凸起的外徑為D1、卡環(huán)凸起上方的取樣筒體的外徑為D2、套環(huán)的內(nèi)徑為D3。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0033]如圖1至圖8所示，本發(fā)明所述的原狀土體取樣裝置，包括兩端開口的取樣筒體I，在取樣筒體I的底部設(shè)置有刃口 2，還包括施力器3，所述施力器3包括套環(huán)31和傳力把手32，傳力把手32的一端與套環(huán)31連接，其另一端為施力部321;在取樣筒體I頂部的外周壁上設(shè)置有卡環(huán)凸起4，所述卡環(huán)凸起4低于取樣筒體I的頂部端面11，所述套環(huán)31可拆卸的套在卡環(huán)凸起4上方的取樣筒體I上，其中卡環(huán)凸起4的外徑為Dl，卡環(huán)凸起4上方的取樣筒體的外徑為D2，套環(huán)31的內(nèi)徑為D3，并且滿足D2<D3<D1。設(shè)置卡環(huán)凸起4的作用是用于與套環(huán)31配合，以使套環(huán)31套在取樣筒體I上后可由卡環(huán)凸起4限位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軸向力的傳力。這樣，在取樣操作過程中可通過向施力器3施力，即可將取樣筒體I壓入土體內(nèi)。并且通過將傳力把手32的施力部321設(shè)置為高于取樣筒體I的頂部端面11的情況，方便在取樣操作時(shí)將取樣筒體I完全壓入土體內(nèi)部，以使土體可完全充滿整個(gè)取樣筒體I。
[0034]另外，卡環(huán)凸起4與取樣筒體I可為分體結(jié)構(gòu)或者一體結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用分體結(jié)構(gòu)時(shí)，卡環(huán)凸起4可為一卡環(huán)件，通過將其固定的套設(shè)在取樣筒體I頂部外周壁上即可，當(dāng)然，其固定方式可采用焊接或者螺釘連接等方式。
[0035]更具體的，為了便于操作人員的雙手施力，提高對(duì)施力器3施力過程中的平穩(wěn)性，降低對(duì)原狀土體的擾動(dòng)，可優(yōu)選設(shè)置施力器3有兩個(gè)，兩個(gè)施力器3呈鏡像對(duì)稱的分布在套環(huán)31的兩側(cè)。另外，施力器3的具體結(jié)構(gòu)可優(yōu)選采用如圖6和圖7所示的結(jié)構(gòu)，其中圖6所示為第一種施力器3的具體結(jié)構(gòu)，其傳力把手32由橫向桿51和豎向桿52組成的“π”形結(jié)構(gòu)，豎向桿52的底端與套環(huán)31固定連接，橫向桿51為傳力把手32的施力部321;圖7所示為另一種施力器3的具體結(jié)構(gòu)，其傳力把手32由第一橫向桿61、第一豎向桿62和第二橫向桿63組成的“Z”形結(jié)構(gòu)，第二橫向桿63的自由端與套環(huán)31固定連接，第一橫向桿61為傳力把手32的施力部321;在第二橫向桿63的下部沿其軸向設(shè)置有朝向下方的切削刃631;其中切削刃631的作用是降低第二橫向桿63壓入土體內(nèi)時(shí)的阻力。當(dāng)然，施力器3也可采用其他相似結(jié)構(gòu)。
[0036]另外，本發(fā)明還可設(shè)置與取樣筒體I兩端開口配套的端蓋7，并且端蓋7設(shè)置有兩個(gè)