一种新型原状砂性土取样封装装置

1.本实用新型涉及一种新型原状砂性土取样封装装置，属于岩土勘探工程技术领域。


背景技术：

2.岩土与水利工程项目中，土体结构性研究是这些方向的前沿课题之一，过程中经常会遇到砂土地基。松散不稳定的砂土结构，容易在取样过程中导致土体密实度等特性发生改变，这就使得原状砂样难以取得，历来的工程基础勘探工作者为此作出巨大努力，主要涉及两方面：1.如何减少取样过程中砂样的损失和体积的变化，即减少砂样扰动；2.取样器设计的合理性与取样方式的正确性，一些松软地层中的裂隙与孔隙十分微小，导致灌浆材料难以进入，无法最大限度地多灌进浆液，增强地层承载力或抗渗能力。现有冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方式，以液氮为冷源的人工冻结取原状样品有助于获取微观结构样品，但液氮冷冻、运输及保存费用高昂。因此，有必要设计一种新型原状砂性土取样封装装置，取得结构稳定的原状砂样，取样方便封装、后期运输转移，减少高昂费用的投入。
3.针对该问题，公开号为cn205333345u的中国专利，公开了一种原状土体取样装置，该专利在使用时存在以下问题：取样筒全部进入土体后需扶稳筒体，刨掉取样筒周围的土体以露出整个取样筒，再清理筒体顶部土体盖上端盖，之后用铲板穿过取样筒下方土体，抬起铲板连同取样筒一起翻转180
°
，最后移开铲板砂盖上端盖，这种取样封装方式操作步骤繁琐且容易造成土体松动，破坏原状土的原状结构，影响后续的分析精度问题；再比如公开号为cn204715335u的中国专利，公开了一种大直径原状砂土取样装置，该专利在使用时存在以下问题：转轴和转轴套管在重力下压装置作用下使内筒和外筒钻入地下，使用橡胶的弹性封闭内筒的下部空间，但取样深度不够容易导致两侧橡胶不闭合，砂土从底部橡胶之间泄漏，土体内部深度取样不可视化使得取样具有失败的可能。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种新型原状砂性土取样封装装置，对取样砂土扰动小，不易造成取样砂土松散，便于原状砂土取样以及有利于保持砂土样内部结构稳定性。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种新型原状砂性土取样封装装置，包括若干个上下依次连接的双层取样方形筒，所述双层取样方形筒包括取样筒外壳和取样筒，所述取样筒固定设置在所述取样筒外壳内，所述取样筒外壳和取样筒上下中空设置，所述取样筒侧面设置有折叠履带，所述折叠履带上端和下端分别连接有两根水平设置的钢丝绳，所述钢丝绳拉动所述折叠履带将所述取样筒上下开口封住，所述折叠履带位于所述折叠履带相对的侧面上下两端分别设置有定滑轮，所述钢丝绳绕过所述定滑轮后向上设置，位于最上方的所述取样筒外壳上设置有施力把手，位于最下方的所述取样筒外壳下端设置有方形环刀。
7.所述取样筒外壳与所述取样筒之间通过销钉固定连接。
8.所述取样筒外壳上端设置有凸直角榫卯，所述取样筒外壳下端开设有凹直角榫卯，位于上方的所述取样筒外壳的所述凹直角榫卯与位于下方的所述取样筒外壳的所述凸直角榫卯配合。
9.所述取样筒外壳外侧面设置有搭扣，两个相邻所述取样筒外壳之间通过所述搭扣连接。
10.所述方形环刀的切削刃角为8
°
～10
°
。
11.所述取样筒外壳、取样筒和方形环刀的材质为不锈钢。
12.本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种新型原状砂性土取样封装装置，对取样砂土扰动小，不易造成取样砂土松散，便于原状砂土取样，较液氮冷冻保持原状取样更加经济实用；使用钢丝绳经定滑轮带动折叠履带作为动力支撑，满足取样筒单元中底端和上部的快速封闭，增加了保持砂土样内部结构稳定性概率，无需电源，更适应野外等复杂的取样环境；取样筒由不同数量相同双层取样方形筒单元上下榫卯结构固接，有利于对砂土内部取样深度的控制，实现了取样深度的可视化，使用时可根据现有地质资料或现场查勘快速组装取样装置；双层取样方形筒单元数量可控，可以选择性舍去因方形环刀向下侵入土体造成最底端取样单元中产生变形和位移的松散砂样；可拉动折叠履带置于内部取样筒与取样筒外壳之间，可以减少土体扰动，有利于根据实际土层深度需要进行选择性截取封闭性砂样，方便易操作；因上下取样双层取样方形筒单元都可独立存在，有利于取样后进行拆样获得独立取样个体，方便运输。
附图说明
13.图1为本实用新型中取样筒外壳的立体结构示意图；
14.图2为本实用新型中取样筒的立体结构示意图；
15.图3为本实用新型中双层取样方形筒单元的俯视结构示意图；
16.图4为图3中双层取样方形筒单元在a-a位置的剖面图；
17.图5为图3中双层取样方形筒单元在b-b位置的剖面图；
18.图6为本实用新型中双层取样方形筒单元为一个的整体结构图；
19.图7为本实用新型中双层取样方形筒单元为多个的整体结构图。
20.图中附图标记如下：1-凸直角榫卯；2-搭扣；3-销钉；4-取样筒外壳；5-方形环刀；6-钢丝绳；7-定滑轮；8-折叠履带；9-取样筒；10-凹直角榫卯；11-施力把手。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
22.如图1到图5所示，本实用新型公开一种新型原状砂性土取样封装装置，包括若干个双层取样方形筒单元，双层取样方形筒在竖直方向依次首尾连接。双层取样方形筒包括取样筒9和取样筒外壳4，取样筒外壳4和取样筒9上下中空设置，取样筒9设置在取样筒外壳4内且两者之间通过销钉3固定。每个双层取样方形筒9单元上下各8个直角榫卯，上面为凸直角榫卯1，下面为凹直角榫卯10，防止双层取样方形筒水平方向移动，便于拆卸组装；取样
筒外壳4外侧面设置有搭扣2，两个相邻取样筒外壳4之间通过搭扣2连接，防止取样筒竖直方向移动。
23.取样筒9侧面设置有用来封闭取样筒土体的折叠履带8，动折叠履带8的厚度为5mm。折叠履带8上端和下端分别连接有两根水平设置的钢丝绳6，钢丝绳6拉动折叠履带8将取样筒9上下开口封住，折叠履带8位于折叠履带8相对的侧面上下两端分别设置有定滑轮7，钢丝绳6绕过定滑轮7后向上设置。钢丝绳6应为双侧同时拉动以减少砂样扰动达到取原状砂土的目的。本实用新型通过拉动折叠履带8封闭取样单元的顶部或底部封装，避免土体扰动与破坏原砂性土的结构特征，方便后期运输、转移原状砂性土样。
24.位于最上方的取样筒外壳4上设置有施力把手11，其中施力把手11与取样筒外壳上的搭扣2固接，呈四周护栏状。位于最下方的取样筒外壳4下端设置有方形环刀5，方形环刀5的切削刃角以8
°
～10
°
为佳。取样筒外壳4下端与方形环刀5焊接连接，通过施力把手11向下施加力使方形环刀5下切土体。取土器光洁度(管壁摩擦系数f值)直接影响取土质量，在本实用新型中取值为δ6～δ7。
25.本实用新型中，双层取样方形筒单元高度为20～50cm，取样筒外壳4、取样筒9和方形环刀5的材质为不锈钢。整个不锈钢厚度为2～5mm，长、宽度自定20～50cm，可根据取土深度自行榫卯固接多个双层取样方形筒单元为一取样装置整体。如图6所示，如所需砂性土样深度较低，使用一个双层取样方形筒单元进行取样。如图7所示，如所需砂性土样深度较高，使用三个(或多个)双层取样方形筒单元，相邻双层取样方形筒之间通过榫卯、搭扣连接后，然后进行取样。
26.本实用新型的工作原理为：施力于取样装置上端的把手11使最下端方形环刀5下切砂土取样，取样深度随方形环刀5下切过程慢慢增加，取样砂体进入取样单元内部取样筒9，拉动置于取样筒9与取样筒外壳4之间的钢丝绳6经定滑轮7带动折叠履带8达到封闭砂样的目的。
27.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。