一种环刀式土壤取样装置的制作方法

本实用新型属于土工测试技术领域，尤其是涉及一种环刀式土壤取样装置。

背景技术：

室内土工试验结果是否能真实反映岩土体的工程地质性质，是否能对岩土的工程特性做出定量、合理的评价，在很大程度上取决于原状土样的采取质量。在土工试验中，密度试验可测定土体的密度，计算出土体的干密度、孔隙比等指标，从而可定量分析土体工程性能。常用密度试验方法有环刀法、蜡封法及灌砂法。其中，蜡封法一般不用于测定松散堆积类土密度；灌砂法虽可用于砂土的密度试验，但其操作复杂，使用器具多。环刀法操作最为简单，方便，它采用圆环形环刀压入土体中，再将环刀连同贴附在刀内的土体一起取出，削掉凸出的土体，即可得土样，再进行称重等操作即可完成密度试验。但是，普通环刀受土体变化影响较大，并且在使用时，要将环刀用铁锤砸进土体，势必会对土体造成破坏，且容易在下压过程中发生偏移，造成试验结果与实际情况有偏差。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种环刀式土壤取样装置，通过设置均匀下压机构使环刀受力均匀并竖直向下切入土体，防止环刀压入土体过程中对土体造成破坏以及环刀在下压过程中发生偏移，从而减小所测密度与实际土体密度的误差。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种环刀式土壤取样装置，其特征在于：包括环刀和用于推动所述环刀竖直向下移动的均匀下压机构，所述均匀下压机构包括导向架和布设在所述导向架内的施力机构；所述导向架包括导向支架和同轴套装在环刀上的导向钢圈；

所述施力机构包括推动环刀沿导向钢圈竖直向下移动的顶推装置，所述环刀呈竖直向布设，所述顶推装置呈竖直向布设且其位于环刀的正上方；所述顶推装置与环刀之间垫装有传力垫板，所述传力垫板呈水平布设；

所述顶推装置和导向钢圈均位于所述导向支架内，所述顶推装置的顶部支顶在所述导向支架上且其底部支顶在传力垫板上；所述导向支架和导向钢圈均呈水平布设且二者紧固连接为一体。

上述的一种环刀式土壤取样装置，其特征在于：所述导向钢圈为水平支撑于地面上的钢圈。

上述的一种环刀式土壤取样装置，其特征在于：所述传力垫板为能在导向钢圈内进行上下移动的水平板，传力垫板支撑于环刀上。

上述的一种环刀式土壤取样装置，其特征在于：所述传力垫板为圆形钢板且其位于环刀的正上方，所述传力垫板的直径大于环刀的内径，所述传力垫板的直径小于导向钢圈的内径。

上述的一种环刀式土壤取样装置，其特征在于：所述导向支架包括横向支架和与横向支架呈垂直布设的纵向支架；所述横向支架和纵向支架均为呈竖直向布设的平面框架；

所述横向支架包括横向水平杆和两个连接于横向水平杆两端下方的第一竖向传力杆，所述横向水平杆位于导向钢圈的正上方，两个所述第一竖向传力杆对称布设于导向钢圈的两侧，每个所述第一竖向传力杆的底部与导向钢圈之间均通过第一连接杆进行连接；

所述纵向支架包括纵向水平杆和两个连接于纵向水平杆两端下方的第二竖向传力杆，所述纵向水平杆位于所述横向水平杆的上方，两个所述第二竖向传力杆对称布设于导向钢圈的两侧，每个所述第二竖向传力杆的底部与导向钢圈之间均通过第二连接杆进行连接；

所述纵向水平杆支撑于横向水平杆上，所述顶推装置顶部支顶在横向水平杆上。

上述的一种环刀式土壤取样装置，其特征在于：所述纵向支架的数量为两个，两个所述纵向支架对称布设在导向钢圈的左右两侧上方；两个所述纵向支架的纵向水平杆均支撑于横向水平杆上。

上述的一种环刀式土壤取样装置，其特征在于：所述顶推装置为千斤顶。

上述的一种环刀式土壤取样装置，其特征在于：所述导向钢圈的侧壁上开设有对环刀移动位置进行观测的观测窗。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型受土体变化影响小，结构简单、设计合理，便于推广使用。

2、本实用新型通过设置均匀下压机构，使得环刀均匀受力并竖直向下切入土体，防止环刀压入土体过程中对土体造成破坏以及环刀在下压过程中发生偏移。

综上所述，本实用新型通过设置均匀下压机构使环刀受力均匀并竖直向下切入土体，防止环刀压入土体过程中对土体造成破坏以及环刀在下压过程中发生偏移，从而减小所测密度与实际土体密度的误差。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型导向架和顶推装置的布设位置关系图。

附图标记说明:

1—环刀； 2—导向钢圈； 3—顶推装置；

4—传力垫板； 5—横向支架； 5-1—横向水平杆；

5-2—第一连接杆； 5-3—第一竖向传力杆； 6—纵向支架；

6-1—纵向水平杆； 6-2—第二连接杆； 6-3—第二竖向传力杆；

7—观测窗。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括环刀1和用于推动所述环刀1竖直向下移动的均匀下压机构，所述均匀下压机构包括导向架和布设在所述导向架内的施力机构；所述导向架包括导向支架和同轴套装在环刀1上的导向钢圈2；

所述施力机构包括推动环刀1沿导向钢圈2竖直向下移动的顶推装置3，所述环刀1呈竖直向布设，所述顶推装置3呈竖直向布设且其位于环刀1的正上方；所述顶推装置3与环刀1之间垫装有传力垫板4，所述传力垫板4呈水平布设；

所述顶推装置3和导向钢圈2均位于所述导向支架内，所述顶推装置3的顶部支顶在所述导向支架上且其底部支顶在传力垫板4上；所述导向支架和导向钢圈2均呈水平布设且二者紧固连接为一体。

实际使用时，所述环刀1内径为φ30cm～φ35cm，优选为30cm，此时所述环刀1取得土样具有代表性，从而减小所测密度与实际土体密度的误差。

实际使用时，所述导向钢圈2与所述环刀1的内径差不超过0.5cm，优选为0.3cm，此时当所述环刀1在所述传力垫板4作用下向下移动时与所述导向钢圈2之间摩擦力小且位置不会发生偏移。

实际使用时，所述导向钢圈2与导向支架相连接，对导向支架起到固定的作用，同时对所述环刀1起到导向作用。

本实施例中，所述导向钢圈2为水平支撑于地面上的钢圈。

本实施例中，所述传力垫板4为能在导向钢圈2内进行上下移动的水平板，传力垫板4支撑于环刀1上。

本实施例中，所述传力垫板4为圆形钢板且其位于环刀1的正上方，所述传力垫板4的直径大于环刀1的内径，所述传力垫板4的直径小于导向钢圈2的内径。

实际使用时，所述传力垫板4选用强度高、刚度大的钢板，形状可以是多边形或圆形，优选的为圆形，当为多边形时，为顶角受力，可能产生应力集中。

实际使用时，所述传力垫板4的直径不小于所述环刀1的内径，且不大于所述导向钢圈2的内径，可以推动环刀1沿着导向钢圈2向下移动。

本实施例中，所述导向支架包括横向支架5和与横向支架5呈垂直布设的纵向支架6；所述横向支架5和纵向支架6均为呈竖直向布设的平面框架；

所述横向支架5包括横向水平杆5-1和两个连接于横向水平杆5-1两端下方的第一竖向传力杆5-3，所述横向水平杆5-1位于导向钢圈2的正上方，两个所述第一竖向传力杆5-3对称布设于导向钢圈2的两侧，每个所述第一竖向传力杆5-3的底部与导向钢圈2之间均通过第一连接杆5-2进行连接；

所述纵向支架6包括纵向水平杆6-1和两个连接于纵向水平杆6-1两端下方的第二竖向传力杆6-3，所述纵向水平杆6-1位于所述横向水平杆5-1的上方，两个所述第二竖向传力杆6-3对称布设于导向钢圈2的两侧，每个所述第二竖向传力杆6-3的底部与导向钢圈2之间均通过第二连接杆6-2进行连接；

所述纵向水平杆6-1支撑于横向水平杆5-1上，所述顶推装置3顶部支顶在横向水平杆5-1上。

实际使用时，所述第一连接杆5-2和第二连接杆6-2均呈水平布设。

实际使用时，所述第一竖向传力杆5-3下端与所述第一连接杆5-2一端固定连接，优选为双螺母连接，此时通过双螺母连接可有效的防止螺母产生松动影响测量结果，并且通过双螺母连接可以拆卸，便于携带；所述第一连接杆5-2另一端与所述导向钢圈2固定连接，优选为焊接连接，此时通过焊接连接有效的增大结构的刚度，使得结构整体性好，并且焊接连接不需要在所述导向钢圈2和所述第一连接杆5-2上打孔钻眼，既省工又省时。

实际使用时，所述第二竖向传力杆6-3下端与所述第二连接杆6-2一端固定连接，优选为双螺母连接；所述第二连接杆6-2另一端与所述导向钢圈2固定连接，优选为焊接连接。

本实施例中，所述纵向支架6的数量为两个，两个所述纵向支架6对称布设在导向钢圈2的左右两侧上方；两个所述纵向支架6的纵向水平杆6-1均支撑于横向水平杆5-1上。

实际使用时，所述纵向支架6沿所述横向支架5中部呈对称布设，优选为2个，此时所述导向支架为对称结构，当受到力的作用时，为均匀传力机构，并且装置简单，便于制作，节约材料。

实际使用时，当所述顶推装置3开始作用时，所述横向水平杆5-1起到对所述顶推装置3提供反作用力的作用，此时所述横向水平杆5-1有可能发生弯曲变形，通过将所述纵向水平杆6-1布设在所述横向水平杆5-1的上端，此时，所述纵向水平杆6-1相当于为所述横向水平杆5-1提供反力支座，并且有效的防止所述横向水平杆5-1发生弯曲变形。

本实施例中，所述顶推装置3为千斤顶。

实际使用时，所述顶推装置3优选为千斤顶，所述千斤顶优选为1个，千斤顶适用范围广、结构轻巧、灵活可靠，一人即可携带和操作。

本实施例中，所述导向钢圈2的侧壁上开设有对环刀1移动位置进行观测的观测窗7。

实际使用时，通过所述导向钢圈2的侧壁上开设有观测窗7可以观测到所述环刀1是否完全进入土体内部或所述传力垫板4是否与土体接触，根据实际情况，当所述环刀1进入深度合适后，给所述顶推装置3减压，并取出所述顶推装置3。

实际使用过程中，先将本实用新型放置在取样处并使导向钢圈2水平支撑于地面上，然后通过顶推装置3推动所述环刀1平稳竖直向下移动，直至环刀1向下移动至取样位置，通过常规方法取出所述环刀1，即可得到需试验土样。所述环刀1竖直向下移动过程中，所述传力垫板4将顶推装置3所施加的竖向顶推力均匀传递至环刀1上，并通过所述导向架的导向作用，确保环刀1始终呈竖直状态。在所述导向架与顶推装置3的配合作用下，实现环刀1竖直向下并匀速向下进入土体，竖直向下移动过程中，通过观测窗7对环刀1的移动位置进行简便、直观观测，使取样过程可控。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。