一种浅层取土样装置及其取土方法

1.本发明属于岩土工程勘察技术领域，具体涉及一种浅层取土样装置及其取土方法。


背景技术：

2.土实验现场取样在岩土工程中是必不可少的环节，土体样品的分析在勘察报告中至关重要，而取土样装置是地质勘查中在现场取原状土的关键设备，在制备原状土试样过程中，应尽可能地减小对原状土体的扰动，这样才能通过室内试验获得比较可靠的土体参数。
3.传统的原状土取样，多是将钻探设备钻至指定深度，多采用拔断或者扭断的方式使试样土与底土分离，这样不仅易对试样造成扰动且易造成下部土体脱落，降低采样比，侧壁摩擦力大，对土体扰动较大。而现在市面的液压取土器，液压速度慢，对土质状况要求高。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种浅层取土样装置及其取土方法，解决了现有技术中存在的上述技术问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种浅层取土样装置，包括内筒、外筒、液压组件、中控组件、连接器，所述内筒套设于外筒内，同时所述外筒所在的下端部套设钻头，所述外筒所在的内壁与内筒所在的外壁之间设置连接器，通过连接器实现内筒沿着竖直方向在外筒所在的内壁上下移动；
7.所述外筒为两端部贯穿的圆筒状结构，所述内筒所在的顶部贯穿外筒所在向上伸出，并通过液压组件与中控组件连接，所述液压组件控制外筒在上下方向的驱动；
8.所述内筒所在的下端部设置环形刀片组，并通过所述环形刀片组对内筒内的取土进行罩封。
9.进一步的，所述钻头与外筒所在的下端部采用螺纹方式连接。
10.进一步的，所述钻头所在的下边沿设置为环形锯齿状结构，且锯齿状结构向外筒所在的中心方向弯曲。
11.进一步的，所述外筒所在的上端部外壁设置有若干组旋转接头，通过旋转接头与外部的注压装置连接。
12.进一步的，所述外筒所在的外壁铰接有若干组支架，对外筒整体起到支撑作用。
13.进一步的，所述内筒为两组半圆柱状壳体组成筒状结构，并在半圆柱状壳体所在的侧边位置设置有卡扣件。
14.进一步的，所述连接器包括环套、套设在环套上的滚珠，且滚珠在环套上滚动连接，所述连接器套设于内筒所在的卡扣件上，使内筒为筒状整体。
15.所述的浅层取土样装置的取土方法，包括以下步骤：
16.s1、确定取土坐标位置，然后对场地进行清理，除去根系发达的杂填土；
17.s2、将取土样装置置于坐标位置所在的正上方，使所述外筒整体处于坐标位置的垂直状态，同时启动环形刀片组，将刀片向外侧收缩，使内筒所在的下端部敞开；
18.s3、将外筒与注压装置相连，通过中控组件同时调节外接动力机构和液压组件实现外筒与内筒同步下钻，直至钻入指定深度位置；
19.s4、通过中控组件启动环形刀片组，实现将环形刀片组的刀片从内筒取样的底部裁切，将待取样的土样层置于内筒所在的腔体内；
20.s5、将内筒和外筒整体收回，同时将内筒从外筒内分离，并将连接器从内筒的卡扣件上取下，从而获得内筒所在腔体的土壤样本。
21.进一步的，所述环形刀片组所在的驱动组件置于内筒与外筒之间的间隙位置。
22.本发明的有益效果：
23.1、本装置的构造简单，使用方便，较大节省了人力，内筒采用液压取土，实用性强，可适用于岩土工程领域相关行业进行各类土层取样。
24.2、本装置采用的方法易行，操作简便，采用环形刀片组封闭式取样，切断分离的方式取得土样，能减少试样与底土分离造成的扰动，实现了低扰动、高效地提取土样，提高了采样比，能够更好地满足实际地质勘察工作的需求。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
26.图1是本发明实施例的整体结构示意图；
27.图2是本发明实施例的内筒结构示意图；
28.图3是本发明实施例的环形刀片组正面结构示意图；
29.图4是本发明实施例的外筒结构示意图；
30.图5是本发明实施例的钻头结构示意图；
31.图6是本发明实施例的连接器整体结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
33.如图1所示，本发明实施例提供一种浅层取土样装置，包括内筒1、外筒2、液压组件3、中控组件4、连接器5，如图2、图3所示，内筒1为两组半圆柱状壳体组成筒状结构，并在半圆柱状壳体所在的侧边位置设置有卡扣件101，内筒1所在的下端部设置环形刀片组11，使环形刀片组11所围成的内径与内筒1所在的内径保持一致(环形刀片组11所在的驱动组件置于内筒1与外筒2之间的间隙位置)，使用时，当内筒1内的土样土壤被收集后通过环形刀片组11对内筒1内的取土进行罩封，以便整体取存，且在黏性较差的土层中可以封闭内筒1底部防止取土样脱落。
34.如图4所示，外筒2为两端部贯穿的圆筒状结构，内筒1套整体设于外筒2内，外筒2所在的内壁与内筒1所在的外壁之间设置连接器5，内筒1与外筒2之间的拆卸式套设，可在
野外等不同环境采样时，选择多种规格的内筒1，能够显著提高现场施工效率。如图5所示，同时外筒2所在的下端部套设钻头21，钻头21采用螺纹连接方式与外筒2相连，方便拆卸安装，钻头21所在的下边沿设置为环形锯齿状结构，且锯齿状结构向外筒2所在的中心方向弯曲，这样在下钻时，减少下钻的土壤层对内筒1于外筒2结合处的挤压压力，避免对环形刀片组11的破坏。根据需要设置有不同类型的钻头21，满足不同地形取样要求。
35.如图6所示，连接器5包括环套51、套设在环套51上的滚珠52(滚珠52采用不锈钢材质)，且滚珠52在环套51上滚动连接，连接器5套设于内筒1所在的卡扣件101上，使内筒1保持为筒状整体。由于滚珠52的滚动设置，通过连接器5可以实现内筒1沿着竖直方向在外筒2所在的内壁上下移动。
36.外筒2所在的上端部外壁设置有若干组旋转接头22，通过旋转接头22与外部的注压装置连接。
37.内筒1所在的顶部贯穿外筒2向上伸出，并通过液压组件3与中控组件4连接，液压组件3控制外筒1在上下方向的驱动；中控组件4能够调节液压组件3的液压强度及旋进速率，同时具有水平校正的功能，当倾角大于15
°
自动停止运转保证安全。同时，中控组件4与液压组件3通过插销连接便于拆装。
38.浅层取土样装置的取土方法，包括以下步骤：
39.s1、确定取土坐标位置，然后对场地进行清理，除去根系发达的杂填土。
40.s2、将取土样装置置于坐标位置所在的正上方，使外筒2整体处于坐标位置的垂直状态，此时启动环形刀片组11，将刀片向外侧收缩，使内筒1所在的下端部完全敞开。
41.s3、将外筒2与外接的注压装置相连，通过中控组件4同时调节注压装置和液压组件3的钻进速率以及液压强度(同时具有水平校正的功能，当倾角大于15
°
自动停止运转)，使内筒1与外筒2同步实现下钻，减少内筒1取样时土壤层的扰动，实现静态取土，直至内筒1钻入指定深度位置。
42.s4、通过中控组件4启动环形刀片组11，实现将环形刀片组11的刀片从内筒1取样的底部裁切切断土样，将待取样的土样置于内筒1所在的腔体内，最大限度地减小扰动，并防止提拉过程中黏性差的土样的滑落。
43.s5、液压组件3控制内筒1收回升到地面，同时将内筒1从外筒2内分离，并将连接器5从内筒1的卡扣件101上取下，此时内筒1的两组半圆柱状壳体相互分离，从而获得内筒1所在腔体的土壤样本，密封后送往实验室。该方法操作简便，设备结构简单、稳定可靠、取芯率高、土样扰动小、钻进效率高、适应土体广泛。
44.本发明解决了现有的取土装置扰动大，效率低、综合适应力差的问题，通过本发明所述取土样装置与取土方法可以轻松取出多种类型浅层土样，实现扰动低，更加经济地取得高质量土样。
45.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。