[发明专利]便携式浅层软土原状取样装置及取样方法

权利要求书

1.一种便携式浅层软土原状取样装置，其特征在于：包括取样器、定位器和分离器；

取样器包括把手(1)、取样杆(2)、转向座(3)、传力座(4)、活塞(5)、挡板(6)和取样筒(7)，取样杆(2)上端设置有把手(1)，取样杆(2)下端与转向座(3)、活塞(5)一体化焊接，转向座(3)下端为传力座(4)，传力座(4)顶部设置有卡槽(41)和活塞孔(44)，转向座(3)嵌入传力座卡槽(41)并能沿卡槽(41)上下滑动，活塞(5)插入传力座(4)内且与传力座(4)滑动连接；活塞(5)底端与挡板(6)通过螺纹连接固定；传力座(4)锥面的四个方向对称设置有排气孔(42)，排气孔(42)与传力座内腔贯通；排气孔(42)的出口处对应设置挡片(43)，挡片(43)与传力座锥面铰接且能覆盖排气孔(42)；传力座(4)底端通过螺纹与取样筒(7)连接固定，取样筒(7)内为有机玻璃制成的对开内衬管(8)，内衬管(8)紧贴取样筒(7)内壁，通过上端的中空塑料板(71)和下端的插销(72)固定，取样筒(7)下端为缩口段(73)；

定位器包括水平台(9)和支架(10)，水平台(9)的限位孔(92)与取样筒(7)外壁紧密贴合，水平台(9)面板上有一横一纵两个水平泡(91)，水平泡(91)确定水平台是否水平；支架(10)与水平台(9)通过定位螺孔连接，支架(10)一端设置脚片(101)，支架(10)与支架(10)、支架(10)与地面之间通过长销钉穿过脚片(101)连接固定；

分离器包括底板(11)、固定筒(12)、支撑环(13)、推土板(14)、螺杆(15)和手摇柄(16)；底板(11)的一侧设置固定筒(12)，固定筒(12)一端设置螺纹，能与取样筒(7)通过螺纹固定连接，固定筒(12)内设置螺纹孔道，能确保螺杆(15)的旋进与后缩；螺杆(15)穿过固定筒(12)，螺杆(15)一端与推土板(14)固定连接，螺杆(15)另一端与手摇柄(16)固定连接；底板(11)的另一侧设置支撑环(13)，用于支撑取样筒(7)；摇动手摇柄(16)使螺杆(15)旋进，通过推土板(14)前进能推出取样筒(7)中的内衬管(8)和土样。

2.根据权利要求1所述的便携式浅层软土原状取样装置，其特征在于：所述转向座(3)能嵌入传力座(4)的卡槽(41)内，转向座(3)能在卡槽(41)内上下滑动，通过取样杆(2)旋转转向座(3)能带动传力座(4)及取样筒(7)转动，实现取样器整体的旋转。

3.根据权利要求1所述的便携式浅层软土原状取样装置，其特征在于：所述挡片(43)与传力座(4)锥面铰接，铰点在排气孔(42)出口上部，使得挡片(43)能覆盖排气孔(42)；下压取土时，由于内腔的空气压力会将挡片(43)顶开，通过排气孔(42)排水排气，取样器上提时，挡片(43)覆盖排气孔(42)，避免空气进入传力座(4)内腔。

4.根据权利要求1所述的便携式浅层软土原状取样装置，其特征在于：所述中空塑料板(71)外径与取样筒(7)内径相同，中空塑料板(71)内径小于内衬管(8)内径和传力座(4)内径。

5.根据权利要求1所述的便携式浅层软土原状取样装置，其特征在于：所述插销(72)为四个，绕取样筒(7)外壁圆周均匀对称分布。

6.根据权利要求1所述的便携式浅层软土原状取样装置，其特征在于：所述取样筒(7)和传力座(4)外壁两侧均标有刻度，能计算取样深度；取样筒(7)底部缩口段(73)的刃口角度为5～10°。

7.根据权利要求1所述的便携式浅层软土原状取样装置，其特征在于：所述内衬管(8)配有封存盖，封存盖包括上盖(81)和下盖(82)，以实现土样的封装。

8.根据权利要求1所述的便携式浅层软土原状取样装置，其特征在于：所述分离器的推土板(14)直径大于中空塑料板(71)内径，小于取样筒(7)和固定筒(12)内径；支撑环(13)内径与取样筒(7)外径相同。

9.权利要求1所述便携式浅层软土原状取样装置的取样方法，包括以下步骤：

a.场地处理：根据试验研究对象和土工试验试样要求，选取合适场地进行取样，选取地势平坦、土质均匀的位置，清除表层杂土，平整出露地面；如需取埋深稍深土样，则需结合麻花钻、洛阳铲清除上覆土层，再平整出露面，使出露面地势平坦，方便取土；

b.装置准备：架设定位器，当横纵水平泡的空气泡均位于液面正中时，说明水平台已经水平，将长销钉通过支架脚片限位孔打入地下，保持水平台水平和位置固定，组装取样器，插入插销，将内衬管内壁涂抹凡士林，装入取样筒，上覆中空塑料板，将取样筒与传力座连接固定，将取样器插入水平台限位孔；

c.压入土层：通过把手均匀施力，将取样器缓慢平稳的压入土体，要注意两侧施力均匀，可由取样筒两侧的刻度判断取样器两侧是否下沉速率一致，保证取样器缓慢均匀下沉至预期取土深度；

d.取样器下压过程中会有水和气通过排气孔排出，随着取样器逐步进入土层，取样器内部空腔逐渐减少，空腔内产生的压力也由排气孔释放，当内衬管内充满土体后，上提取样杆，带动转向座和活塞一齐向上运动，活塞上表面恰好与传力座内腔上壁紧密贴合，封闭排气孔，同时传力座外表面的挡片覆盖排气孔，也起到隔绝空气的作用，从而在传力座内腔形成真空，利用负压提升作用保证取样器内的土样不会滑落；

e.通过把手向上施力，将取样器缓慢平稳拔出；如果摩擦阻力过大，通过转向座旋转带动传力座和取样筒，以旋转的方式将取样器旋出，应尽量保证施力均匀，使取样器缓慢平稳的上升，直至完全从土中拔出；

f.将取出的取样器平放，拆下取样筒，首先用刮土刀将中空塑料板之上的废土清理干净，将插销之下的废土适当清理，注意不要扰动内衬管中的土样；

g.土样分离：将取样筒穿过支撑环，旋紧连接在分离器的固定筒上，拔去插销，摇动手摇柄，螺杆带动推土板不断向取样筒内部前进，将内衬管及内衬管中的原状样逐渐从取样筒的缩口段推出，由于内衬管为半开有机玻璃管，为了防止内衬管在脱出取样筒后因失去约束打开，应在内衬管刚从缩口段出露时，以钢丝锯沿内衬管底端刮去余土，使得土样面与内衬管底端端口平齐，加盖内衬管下盖，当内衬管完全脱出后，刮去内衬管顶端余土，加盖内衬管上盖，由于内衬管为透明的有机玻璃管，可以观察所取软土是否符合要求，如果内衬管内土样土质不均或有大量缺失，则应重取；如果内衬管内土样均匀完好，则将内衬管顶部和底部贴好标签，妥善封存；

h.清除取样筒内部余土，另取内衬管，内壁涂凡士林，装入取样筒，将取样筒与传力座连接固定，继续取样；

i.当取样达到所需数量后，拆卸取样器，拆下挡板后，传力座可与取样杆分离，清洗传力座和取样筒的内腔和外壁，晾干，取样筒插销的螺孔处涂油，将各装置妥善保存。