[发明专利]基于微观结构分析的室内模型试验取土装置及取土方法

权利要求书

1.一种基于微观结构分析的室内模型试验取土装置，其特征在于，该装置包括模型箱（1）、取土器（2）、反力支架（3）；其中，反力支架（3）包括底板（13）、左右两根可伸缩式支撑杆（14）、顶梁（15）、四个滑轮（16）和两个滑道（17）；可伸缩式支撑杆（14）分为上杆和下杆，下杆的下端为人字形开叉，人字形开叉的下端分别装有一个滑轮（16）；两根可伸缩式支撑杆（14）的滑轮分别放置在滑道（17）中，两个滑道（17）平行焊接于底板（13）上；滑道（17）的两个侧壁分别设有一排等间距的插销孔，滑轮（16）中心轴为空心圆轴，用插销插入滑道（17）上的插销孔及滑轮（16）上的空心圆轴紧固连接；可伸缩式支撑杆（14）上杆设有一排等间距布设的插销孔，下杆的上端设有一个插销孔，通过插销与上杆紧固连接；两根所述可伸缩式支撑杆（14）上杆的顶端分别与顶梁（15）的两端焊接；顶梁（15）上设有一排等间距布设的螺孔，电动推杆（11）的顶端与顶梁（15）上的螺孔通过螺栓紧固连接；上述取土器（2）包括管靴（4）、取土管（5）、活塞（6）、连接帽（7）、双通接头（8）、橡胶软管（9）、电动气泵（10）、电动推杆（11）和插销（12）；其中，管靴（4）设于取土管（5）的下端，为单倾斜刃口；取土管（5）内设置一活塞（6），可上下移动；取土管（5）上端与连接帽（7）以螺纹相连接，连接帽（7）上端有一圆柱形凸块，凸块上有一圆柱形凹槽，凹槽两侧各有一个插销孔；电动推杆（11）下端设有一通孔，并通过插销（12）与连接帽（7）相连；连接帽（7）一侧设有一带有内螺纹的通孔，该通孔与取土管（5）的内腔相连通；通孔与双通接头（8）一端的外螺纹相连接，橡胶软管（9）的一端与双通接头（8）套接，另一端与电动气泵（10）的气嘴套接；其中，管靴（4）与取土管（5）为整体制作，管靴（4）、取土管（5）为薄壁受压元件；取土管（5）的内壁光滑，内径相同，外径的上端小于下端。

2.一种基于微观结构分析的室内模型试验取土装置的取土方法，其特征在于，取土步骤如下：

1）、将模型箱（1）安置于底板（13）的中央，在模型箱（1）内放置试验土样，并将土样表面整平；通过移动滑轮（16）将取土器（2）移动至模型箱（1）的取土位置上方；用插销插入滑道（17）上的插销孔及滑轮（16）上的空心圆轴，使滑轮（16）与滑道（17）固定；

2）、在管靴（4）和取土管（5）的内外壁涂抹少许凡士林；通过插销将可伸缩式支撑杆（14）上杆与下杆固定，使管靴（4）刃口正好贴于取土位置土体表面，取土管（5）内的活塞（6）因重力而自动下降至取土表面；

3）、将橡胶软管（9）与双通接头（8）的连接断开，然后开启电动推杆（11），电动推杆（11）的下端缓慢匀速下降，将管靴（4）和取土管（5）静压入土；

4）、待取土管（5）压入到设计取土深度处，断开电动推杆（11）与连接帽（7）的插销连接，然后将插销（12）插入连接帽（7）上的插销孔旋转2周，使取土管（5）中的土样与箱内土样扭断分离；

5）、用插销（12）将电动推杆（11）与连接帽（7）连接，并将橡胶软管（9）与双通接头（8）套接，然后同时打开电动推杆（11）和电动气泵（10），电动推杆（11）下端缓慢匀速上升，使取土器（2）向上提土；同时电动气泵（10）从取土管（5）内抽出气体，提供向上拉力并防止提土过程中落土现象的发生；最终，取土管（5）被电动推杆（11）从模型箱（1）内的土体中被缓缓拔出，关闭电动气泵（10）；

6）、将电动推杆（11）和连接帽（7）中间的插销（12）拔掉；将取土器（2）除电动推杆（11）外的部件置于切土台上，开启电动气泵（10）往取土管（5）内充气，在充气压力下使活塞（6）将土样从取土管（5）内缓缓推出；

7）、用钢丝锯切除土样两端受挤压部分，以及四周受侧壁摩擦力扰动的部分，即可得到无扰动土样；根据扫描电镜样品制备要求，制取试验所需观测处的细长条状试样，用来进行扫描电镜分析，获得土样的微观结构。