[发明专利]土的静三轴压缩试验专用取土器

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种取土装置，尤其是一种土的静三轴压缩试验专用取土器。

背景技术

土的静三轴压缩试验是室内土工试验中常用的一种试验方法，试验目的是测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。土试样一般采用4个圆柱形试样。

试验原理：在不同的恒定周围压力（σ₃）下施加相应的轴向压力（σ₁）对土试样进行剪切直到破坏；然后根据摩尔-库伦理论，计算求得抗剪强度参数。

试验采用的土试样制备过程：用钻探机具钻至预定深度土层中，采用普通的取土器采取一个大的土试样。然后把土试样运至实验室。首先用钢丝锯和修土刀把大的土试样切成圆柱形试样，先制备成大于试验用试样直径和高度的毛坯，然后再放到切土器内用钢丝锯和修土刀再次切削，制备成所要求规格的试验用试样。

存在问题：用普通取土器采取的土试样密封性较差，对土试样的天然含水率、天然密度有较大影响；在搬运到试验室过程震动影响了土试样的原始状态，使试样数据失真；在实验室中制备试验试样成功率很低，在费用和工期上造成了极大的浪费。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种制备试样效率高、对试样扰动小、试样采取成功率高、结构简单、使用方便、费用低、工效高的土的静三轴压缩试验专用取土器。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种土的静三轴压缩试验专用取土器，包括取土器外管，所述取土器外管为框架式结构，取土器外管上端与接头相连，下端与管靴相连，取土器外管内中心位置设有上端与接头相连的取土器中轴杆，取土器中轴杆上设置有若干取样筒装置。

所述取土器外管包括上下两个保护圆环，两保护圆环之间连接有若干竖向钢板，所述竖向钢板上端越过上部圆环向内折弯与接头相连。

所述取土器外管下端通过螺纹与管靴相连。

所述管靴下端外侧为单倾斜刃口结构。

所述接头上部设有与钻杆螺母配合的螺纹。

所述取土器中轴杆下部杆端呈圆锥形。

所述取样筒装置包括取样筒和取样筒套管，取样筒套管分为上下两层设置，每层均设有若干个取样筒套管，每个取样筒套管的内侧边通过连接杆与取土器中轴杆相连，外侧边与取土器外管内壁固定连接；所述取样筒设置于取样筒套管内，取样筒上端通过螺纹连接于上层取样筒套管内，下端穿过下层取样筒套管。

所述取样筒由两片对开式半管组成，取样筒的下端通过螺纹连接有取样筒管靴。

所述取样筒管靴下端外侧为单倾斜刃口结构。

本发明利用现行通用的钻探设备进行工作。用钻探机具钻至预定深度土层中，利用静压方式把本发明压入钻孔底部土层中进行取土样。本发明中装置了4个可装卸的标准取样筒，可同时采取4个满足试验试样规格要求的标准土试样。现场取土完成后，通过钻具把本发明旋转一定角度，切断标准取样筒中土试样与下部土层的联系。然后从钻孔中取出本发明，卸下取样筒，并放置到保存箱中送到实验室，重新安装新的取样筒进行下一次取土样。试验人员可直接利用从取样筒中取出的土试样进行试验，确保了试验的准确性、成功率，提高了工作效率。

本发明具有以下特点：

1．制备试验试样效率高。利用本发明可一次性成功制作土的静三轴压缩试验所用的4个试样。传统制样方式是首先用钢丝锯和修土刀把一个大的土试样切成圆柱形试样，先制备成大于试验用试样直径和高度的毛坯，然后再放到切土器内用钢丝锯和修土刀再次切削，制备成所要求规格的试验用试样。实际操作时对于硬土样容易切碎，同时制备4个土试样十分困难；对于软土样，由于其蠕变性质，土样成形十分困难；若土试样制备不成功或不能同时制备4个土试样，不仅土的静三轴压缩试验无法完成，从现场取得的土样也同时报废。

2．对试验试样扰动小，试验准确性高。采用本发明小所取得的试样为一次性制备，减少了人工多次用钢丝锯和修土刀切削过程，降低了对土试样扰动的程度。

由于有取样筒的保护，尽可能避免了土样从现场到实验室搬运过程中产生的震动影响。取样筒上端开口，钻孔底部残余土从上端窜出，对土试样不产生挤密影响。

常用取土器顶端为封口，当钻孔底部残余土较多时容易对土样产生人为的挤密作用。取土器外管采用部分封闭结构、管靴的刃口设计均有效减小在取土过程中土层的阻力及对土试样的压力影响，使得所取土试样尽可能保持原状结构。