一种用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置，解决的技术问题是：针对原状粗粒土室内渗透试验因样品与套筒间侧壁渗漏引起数据偏差，所得结果难以反映土样客观渗透特性的问题。采用的技术方案：包括取样内筒和锥形外筒；所述取样内筒包括内筒和箍环；所述内筒由不少于两块的筒片组成的分离式筒体；所述内筒的一端设有刃口；所述箍环设置在内筒的外周，用于固定内筒使得内筒成一个整体；所述锥形外筒套装在取样内筒上，锥形外筒与取样内筒的内筒之间形成空间；所述锥形外筒的筒底与取样内筒的内筒筒底之间没有间隙。
【专利说明】一种用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置，是一种用于解决颗粒间接触粗糙不平、粘结性较低的一类粗粒土室内渗透时常遇的侧壁渗漏难题，尤其针对土样与套筒间接触不密实，留有潜在渗流通道的一类样品试验结果跟实际偏差较大的难题而设计。
【背景技术】
[0002]采用筒状取样器获取原状土开展室内渗透是土体渗透特性研究最为普遍的一种试验手段。然而对粘结性较低的粗粒土而言，颗粒的大小不一使其跟器壁接触时无法充分密实，留有较大孔径的渗漏通道，试验水流经样品截面时总是沿最大流量的路径优先通过而非完全在土样内部流通，因此所得数据难以客观反映考察对象的真实特征。以往试验人员取样前常将乳胶、油泥等柔性材料涂抹于取样器内壁进行密封堵水，然而偏差依然较大的试验数据证明此法效果不甚理想。本实用新型灵活组配内外两层取样筒，通过内筒的先装配后脱离步骤，带来侧壁蜡液充填机会，进而发挥锥形外筒的止漏优势阻止熔融蜡液流失，最终蜡液以随抽随填的形式充入内筒所留空隙，待蜡液冷凝便可装配至室内渗透系统展开测试。利用此种组合装配式取样器采集样品开展渗透测试可有效减少侧壁渗漏的发生。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:针对原状粗粒土室内渗透试验因样品与套筒间侧壁渗漏引起数据偏差，所得结果难以反映土样客观渗透特性的问题，本实用新型提供一种有效防止粗粒土侧壁渗漏的用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置。
[0004]本实用新型采取的技术方案是:
[0005]一种用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置，包括取样内筒和锥形外筒；所述取样内筒包括内筒和箍环；所述内筒由不少于两块的筒片组成的分离式筒体；所述内筒的一端设有刃口 ；所述箍环设置在内筒的外周，用于固定内筒使得内筒成一个整体；所述锥形外筒套装在取样内筒上，锥形外筒与取样内筒的内筒之间形成空间；所述锥形外筒的筒底与取样内筒的内筒筒底之间没有间隙。
[0006]本实用新型的用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置包括取样内筒和锥形外筒；取样内筒包括内筒和箍环；内筒由两块的筒片组成的分离式筒体；所述内筒的一端设有刃口 ；所述箍环设置在内筒的外周，用于固定内筒使得内筒成一个整体；所述锥形外筒套装在取样内筒上，锥形外筒与取样内筒的内筒之间形成空间；所述锥形外筒的筒底与取样内筒的内筒筒底之间没有间隙。
[0007]本实用新型所述内筒的高度大于其宽度的两倍。主要为满足数据采集精度而设，因为渗流路径与入渗面积的比值太小会导致水流快速通过样品而数据还来不及采集记录，即便采集到数据也会因水流并未在样品内充分循环而带有较大的偏差。因此适当的高宽比能更好满足精度要求，得出更客观真实的试验结果。
[0008]本实用新型中的筒片采用现有技术中的钢片制成，本实用新型优先采用现有技术中的厚度为1-1.5mm的钢片。
[0009]为使蜡液充分填充筒片抽离后所留空隙，步骤e中所述锥形外筒被制成锥形。保证浇注的蜡液稳定于空间内供持续的随抽随填，真正实现空隙的密实填充。另外锥形外筒的锥角A为15-30°的锥角即满足蜡液充分供应，又尽量减小试样的占用空间。
[0010]从生产、加工工艺的简单性和操作的可靠性，本实用新型中的内筒为圆柱形。所述步骤e中所述的锥形外筒的高度与内筒的高度相等。
[0011 ] 本实用新型中所述的锥角，表示为锥形外筒的外壁与锥形外筒自身的竖直中心线所形成的角度。
[0012]本实用新型与现有技术相比:1、针对性强、一劳永逸。本实用新型从现场取样环节入手，力求问题的一次性解决，避免了室内再处理时对样品的二次扰动；2、材料充填密实、防漏效果明显。常规的筒内壁涂抹黄油、凡士林、油泥等材料防侧漏的方法，考虑其全试验段均匀涂抹的要求，较适用于非原状的重塑土渗透测试，分段涂抹后重塑填土宜达密实充填的效果。然而对于原状粗粒土而言，取样时的一次性整体操作流程决定了难以实现防水材料的全内壁密实填充，留下不均匀渗水空隙依然造成试验结果误差较大，本实用新型随抽筒片随填充蜡液的技术手段很好的解决了防水材料充填不密实的难题；3、装置间组合方式有机、高效、紧密。本实用新型采用的锥形外筒便于实现与内筒的无缝连接，有效解决石蜡液体易流失问题，另外通过内筒的先装配后分离留出土样和外筒壁的间隙供蜡液填充，此种组合方式更易实现防水材料密实填充，增强试验样品的整体稳固性；4、更好发挥防水材料特性。本实用新型采用蜡液作防水材料，其溶点低、流动快、可塑性强及防水性能好的特点结合外壁持续加热操作，给筒片提拉提供更富裕的操作时间，因而更易实现防水材料的全侧壁密实填充。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的取样内筒的结构示意图。
[0014]图2是本实用新型的浇注蜡液的结构示意图。
[0015]图3是本实用新型的渗透试验的结构示意图。
[0016]其中，1、取样内筒，2、内筒，2-1、筒片，3、箍环，4、锥形外筒，5、空间，6、渗透仪，7、
土样，8、蜡液。
【具体实施方式】
[0017]为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图3和【具体实施方式】做进一步的描述。
[0018]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]本实用新型的用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置包括取样内筒I和锥形外筒
4；[0020]取样内筒I包括内筒2和箍环3。
[0021]本实用新型的装置用于解决颗粒间接触粗糙不平、粘结性较低的一类粗粒土室内渗透时常遇的侧壁渗漏难题；亦适宜解决颗粒间虽接触紧密但颗粒与侧壁较难密实，其间留有潜在渗流通道的一类砂性土室内渗透结果偏差较大的问题的有效防止粗粒土侧壁渗漏的原状取样方法中。
[0022]一种有效防止粗粒土侧壁渗漏的原状取样方法:包括如下步骤:
[0023]本实用新型的一种有效防止粗粒土侧壁渗漏的原状取样方法，包括如下步骤:
[0024]a、将取样内筒I竖直放置在野外待取土层上方，向下锤击取样内筒1，使得取样内筒I入土 2-4cm ;所述取样内筒I包括内筒2和箍环3 ；
[0025]b、挖除取样内筒I周围的土体；
[0026]C、依次重复步骤a和步骤b，直至取样内筒I内的空间被土样7全部填满；
[0027]d、沿取样内筒I的筒底根部将土样7截断，把土样7连同取样内筒I 一起取出；
[0028]e、取掉取样内筒I上的箍环3，将取样内筒I上的内筒2连同土样7整体放入锥形外筒4内，锥形外筒4与取样内筒I的内筒2之间形成空间5 ;所述锥形外筒4的筒底与取样内筒I的内筒2筒底之间没有间隙；
[0029]f、将熔融蜡液8浇注到空间5内，上提内筒l_2cm ；
[0030]g、重复步骤f，直至内筒2取出，蜡液8密实充填满整个空间5及取走内筒2后流出的间隙；
[0031]h、待蜡液8冷凝后，将填满蜡液8的锥形外筒4连同土样一起放入渗透仪6内，用于室内渗透试验。
[0032]此取样方法，步骤a中的取样内筒I防止在野外待取土层上方时，需将内筒2上设有刃口一端直接与土层接触，其目的是使得，在锤击时，取样内筒I进入土里的阻力小。
[0033]本实用新型中的取样内筒I的内筒2由不少于两块的筒片2-1组成的分离式筒体，这里所提到的筒片2-1数量为不少于两块。其主要取决于步骤f和步骤g中，蜡液是否完全填满整个空间5 ;步骤f中在浇注蜡液的过程为，上提内筒l-2cm的高度，浇注蜡液；再上提内筒2到l-2cm的高度，再浇注蜡液；依次重复直至蜡液充填满整个空间5 ;此步骤中上提内筒2为，一块块的上提，所以内筒2的数量直接影响到，蜡液充填满整个空间5的精度。内筒2数量越多，蜡液充填满整个空间5的精度越高；反之，蜡液充填满整个空间5的精度越低。因此，内筒2数量的多少，对本实用新型不会产生实质的变化。
[0034]本实用新型的用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置包括取样内筒I和锥形外筒
4;取样内筒I包括内筒2和箍环3 ;内筒2由两块的筒片2-1组成的分离式筒体；所述内筒2的一端设有刃口 ；所述箍环3设置在内筒2的外周，用于固定内筒2使得内筒2成一个整体；所述锥形外筒4套装在取样内筒I上，锥形外筒4与取样内筒I的内筒2之间形成空间
5;所述锥形外筒4的筒底与取样内筒I的内筒2筒底之间没有间隙。
[0035]本实用新型所述内筒2的高度大于其宽度的两倍。主要为满足数据采集精度而设，因为渗流路径与入渗面积的比值太小会导致水流快速通过样品而数据还来不及采集记录，即便采集到数据也会因水流并未在样品内充分循环而带有较大的偏差。因此适当的高宽比能更好满足精度要求，得出更客观真实的试验结果。
[0036]本实用新型中的筒片2-1采用现有技术中的钢片制成，本实用新型优先采用现有技术中的厚度为1-1.5mm的钢片。
[0037]为使蜡液充分填充筒片2-1抽离后所留空隙，步骤e中所述锥形外筒4被制成锥形。保证浇注的蜡液稳定于空间5内供持续的随抽随填，真正实现空隙的密实填充。另外锥形外筒4的锥角A为15-30°的锥角即满足蜡液充分供应，又尽量减小试样的占用空间。
[0038]从生产、加工工艺的简单性和操作的可靠性，本实用新型中的内筒2为圆柱形。所述步骤e中所述的锥形外筒4的高度与内筒2的高度相等。
[0039]本实用新型设备的工作过程如下所述:
[0040]野外选准取样场地后将直径12cm，高25cm的柱形取样内筒I内的分离式内筒2(该内筒事先被箍环固定成整体结构)的刃口端置于待取土层上方，内筒2上方垫一块锤击时均匀传力的圆形木板(直径15cm、厚1cm)。使用铁锤将内筒2整体锤击入土 2~4cm,用铁锹挖除内筒周围I~2倍筒径、3~5cm深度范围内的土体，达到清除内筒继续下进时箍环的潜在障碍之目的；如此持续的重复锤击、挖土进程，直至内筒2入土深度达取样要求(即筒内空间被土体填实)，任选一面开槽清土使内筒周边呈现临空面，用铁锹顺所开槽道于内筒底部将土样截断后整体取出放置于平板上；在保持内筒2筒壁紧贴所取土样的前提下，小心取掉内筒2外围所有箍环3，随即在内筒2外围套上事先加工成套的锥形外筒4，内筒2与锥形外筒4之间形成一个筒底封闭的锥形空腔5，继而将熔融蜡液8浇满整个锥形空腔5，外部加热器持续工作用以保证蜡液8的熔融状态，用手或提拉工具缓慢向上提拉筒片2-1，随着筒片2-1的缓慢提升，土样周边自底至上随即留出环形空隙，液压作用下熔融状态的蜡液8随即填充其中，如此逐片提拉直至各筒片2-1 —一取出，停止外部加热器待蜡液8冷凝。经上述方法处理的样品安放至室内渗透仪的样品盛放箱内便可开展相关渗透测试工作。
[0041]对比例
[0042]为直观展示本发明对室内渗透数据真实性的提高程度，现对同种土质采用不同取样方法制成的相同尺寸试验样品在同等试验条件下所得渗透系数加以对比分析:
[0043]表1中国核废料处置库甘肃北山预选区F4断层核部(中粗粒粉土)渗透参数
[0044]
【权利要求】
1.一种用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置，其特征在于，包括取样内筒(I)和锥形外筒(4);所述取样内筒(I)包括内筒(2)和箍环(3);所述内筒(2)由不少于两块的筒片(2-1)组成的分离式筒体；所述内筒(2)的一端设有刃口 ；所述箍环(3)设置在内筒(2)的外周，用于固定内筒(2)使得内筒(2)成一个整体；所述锥形外筒(4)套装在取样内筒(I)上，锥形外筒(4)与取样内筒(I)的内筒(2)之间形成空间(5);所述锥形外筒(4)的筒底与取样内筒(I)的内筒(2)筒底之间没有间隙。
2.如权利要求1所述的用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置，其特征在于，所述内筒(2)的高度大于两倍的内筒(2)的宽度。
3.如权利要求1所述的用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置，其特征在于，所述筒片(2-1)的厚度为1-1.5_。
4.如权利要求1所述的用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置，其特征在于，所述锥形外筒(4)的锥角A为15。-30。。
5.如权利要求1所述的用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置，其特征在于，所述内筒(2)为圆柱形。
6.如权利要求1所述的用于原状粗粒土侧壁防渗的取样装置，其特征在于，所述的锥形外筒(4)的高度与内筒(2)的高度相等。
【文档编号】G01N1/08GK203587379SQ201320682615
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】郭亮, 李晓昭, 程梦林, 周圣骞 申请人:南京大学