取土器的制作方法

本发明涉及一种取土器，尤其适用于天然含水量较大、压缩性较高、承载力较低和抗剪强度较低的软土，属于岩土工程实验设备技术领域。

背景技术：

在工程地质勘探和勘察工作中，为了求得地基土的物理力学性能指标，目前除了原位测试外，主要还是采用钻探取样后进行室内土工实验这一手段。要取得接近天然结构的原状土样，关键在于提高取样技术和使用先进的取土器。

在原状土取样的工作中，取样的质量直接影响室内试验的结果，进而影响后续的工程地质评价和岩土工程设计。由于土样扰动的存在，室内试验往往不能准确评价场地土体真实物理力学特性。土样扰动来源有很多种，取土器贯入过程中，由于取土器侧壁的挤土及摩擦作用是导致土体扰动变形的重要因素。

国外的取土器研究始于20世纪40～60年代，主要侧重于非扰动原状取土器、机械取土器及专门取土器。以螺旋式和重力锤击式为主，能有效减少入土阻力。

国内取土器的研究始于20世纪50年代后期，熊毅、朗好善、贾书刚和周雪等都对取土器进行了研究，到了20世纪70年代，我国的取土器研究才有了一定的进步。

目前，常采用的取土器主要是自由活塞薄壁取土器，利用活塞对取土管进行密封，形成一个密封吸附装置，将土样取出。土样在被取出的过程中，密封装置内产生的吸附力不可避免的会对装置内的土样产生扰动，造成土样的物理力学性质发生改变，从而导致取土效果不够理想。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种取土器，能够有效避免吸力对土样产生扰动，提高取土效果。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：取土器，包括底端为开口结构的外部盒体，外部盒体为长方形，外部盒体的底端面沿其四周方向设置有刃口，外部盒体的顶板上表面固定连接有外部套筒，外部套筒垂直于外部盒体的顶板设置，外部盒体内套设有取土盒，取土盒外壁与外部盒体内壁滑动配合，取土盒上下两端均为开口结构，取土盒的顶端面配设有能够封闭顶端开口的推板；推板朝向外部盒体顶板的一面配设有推杆，推杆穿过外部盒体的顶板后、套设于外部套筒的内壁，推杆顶端伸出外部套筒外；

当取土盒相对于外部盒体的顶板移动至死点位时，外部盒体的内壁在取土盒的底端面位置处设置有开槽，开槽沿着外部盒体的四周方向水平布置，其中一侧壁的开槽内设置有刀片，刀片平行于外部盒体的该侧壁设置、并且刀片的切割方向朝向外部盒体内部水平设置，刀片的一端固定连接有第一拉线、另一端固定连接有第二拉线，第一拉线与第二拉线在外部盒体的侧壁内平行设置，且均垂直于刀片的长度方向；第一拉线与第二拉线之间在刀片的刀背一侧固定设置有塑料薄膜，外部盒体的侧壁内具有容纳塑料薄膜的腔体结构，塑料薄膜展开后的规格尺寸能够将取土盒的底端开口完全封闭；在刀片的刀刃一侧，第一拉线与第二拉线沿着外部盒体的开槽布置，并且在开槽端头处从外部盒体的侧壁内穿过，直至从外部盒体的顶板伸出；通过拉动第一拉线与第二拉线，能够使得刀片与塑料薄膜沿着外部盒体内壁上的开槽水平运动。

进一步的是：在刀片的刀刃一侧，第一拉线与第二拉线从外部盒体的顶板伸出后，两者通过横杆固定连接。

进一步的是：在刀片的刀背一侧，第一拉线与第二拉线从外部盒体的侧壁内穿过，直至从外部盒体的顶板伸出。

进一步的是：在刀片的刀背一侧，第一拉线与第二拉线从外部盒体的顶板伸出后，第一拉线的端部连接有第一限位块，第二拉线的端部连接有第二限位块。

进一步的是：当取土盒相对于外部盒体的顶板移动至死点位时，外部盒体的外壁在取土盒的顶端面对应位置处设置有定位标记。

进一步的是：推杆的底端与推板垂直固定连接。

进一步的是：推杆伸出外部套筒的一端固定连接有第一把手。

进一步的是：外部套筒的顶端固定连接有第二把手。

进一步的是：外部盒体的顶板上设置有外部盒体孔洞，推板上设置有推板孔洞。

实施时，在场地适当位置，外部盒体的刃口向下，通过外部套筒施力，将外部盒体压入土中，直至取土盒内部已取满土，此时取土盒相对于外部盒体的顶板已移动至死点位，这里的死点位是指取土盒相对于外部盒体的顶板不会再产生相对运动。然后通过拉动第一拉线与第二拉线，使得刀片与塑料薄膜沿着外部盒体内壁上的开槽水平运动；在第一拉线与第二拉线的作用下，带动刀片切割土体。同时，第一拉线与第二拉线带动塑料薄膜，通过塑料薄膜将取土盒内的土体与外部土体分离。向上提拉外部盒体，从而完成第一步取土。

在完成第一步取土之后，可通过第二刀片沿着取土盒的四周方向手动切割塑料薄膜，然后通过推动推杆而推动平板，从而将取土盒推出外部盒体，即可进行土体取样，至此整个取土过程完成。

本发明的有益效果是：采用刀片切割、塑料薄膜密封的方式分离盒内和盒外的土体，避免了吸力导致的土体内水分的变化，避免了对土体的扰动，可有效提高取土效果。该装置易于将取土器插入软土中，并能避免在取土过程中对软弱土体产生的扰动。同时，确保在取土过程中，对土体中的水分无影响；取土装置简单，易于单人操作。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的剖面示意图；

图3是本发明中刀片、塑料薄膜与拉线连接示意图；

图4是本发明中的取土盒的结构示意图；

图5是本发明中的推板与推杆的结构示意图；

图中标记：1-第一把手、2-推杆、3-第二把手、4-外部套筒、5-第一拉线、6-第二拉线、7-外部盒体孔洞、8-横杆、9-定位标记、10-外部盒体、11-第一限位块、12-第二限位块、13-取土盒、14-推板、15-推板孔洞、16-刃口、17-刀片、18-塑料薄膜。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，本发明包括底端为开口结构的外部盒体10，外部盒体10为长方形，外部盒体10的底端面沿其四周方向设置有刃口16，外部盒体10的顶板上表面固定连接有外部套筒4，外部套筒4垂直于外部盒体10的顶板设置，外部盒体10内套设有取土盒13，取土盒13外壁与外部盒体10内壁滑动配合，取土盒13上下两端均为开口结构，取土盒13的顶端面配设有能够封闭顶端开口的推板14；推板14朝向外部盒体10顶板的一面配设有推杆2，推杆2穿过外部盒体10的顶板后、套设于外部套筒4的内壁，推杆2顶端伸出外部套筒4外；

当取土盒13相对于外部盒体10的顶板移动至死点位时，外部盒体10的内壁在取土盒13的底端面位置处设置有开槽，开槽沿着外部盒体10的四周方向水平布置，其中一侧壁的开槽内设置有刀片17，刀片17平行于外部盒体10的该侧壁设置、并且刀片17的切割方向朝向外部盒体10内部水平设置，刀片17的一端固定连接有第一拉线5、另一端固定连接有第二拉线6，第一拉线5与第二拉线6在外部盒体10的侧壁内平行设置，且均垂直于刀片17的长度方向；第一拉线5与第二拉线6之间在刀片17的刀背一侧固定设置有塑料薄膜18，外部盒体10的侧壁内具有容纳塑料薄膜18的腔体结构，塑料薄膜18展开后的规格尺寸能够将取土盒13的底端开口完全封闭；在刀片17的刀刃一侧，第一拉线5与第二拉线6沿着外部盒体10的开槽布置，并且在开槽端头处从外部盒体10的侧壁内穿过，直至从外部盒体10的顶板伸出；通过拉动第一拉线5与第二拉线6，能够使得刀片17与塑料薄膜18沿着外部盒体10内壁上的开槽水平运动。

在装配时，先将推板14放入到外部盒体10内，推板14为刚好能够放入。然后可在取土盒13的外侧涂抹润滑剂，再将取土盒13放入到外部盒体10内，取土盒13盒体的外侧与外部盒体10贴合，取土盒13盒体需具有一定的厚度，以保证后续通过推板14而将取土盒13从外部盒体10中取出。

实施时，在场地适当位置，外部盒体10的刃口16向下，通过外部套筒4施力，将外部盒体10压入土中，直至取土盒13内部已取满土，此时取土盒13相对于外部盒体10的顶板已移动至死点位，这里的死点位是指取土盒13相对于外部盒体10的顶板不会再产生相对运动。然后通过拉动第一拉线5与第二拉线6，使得刀片17与塑料薄膜18沿着外部盒体10内壁上的开槽水平运动；在第一拉线5与第二拉线6的作用下，带动刀片17切割土体。同时，第一拉线5与第二拉线6带动塑料薄膜18，通过塑料薄膜18将取土盒13内的土体与外部土体分离。向上提拉外部盒体10，从而完成第一步取土。

在完成第一步取土之后，可通过第二刀片沿着取土盒13的四周方向手动切割塑料薄膜18，然后通过推动推杆2而推动平板14，从而将取土盒13推出外部盒体10，即可进行土体取样，至此整个取土过程完成。

为方便同步拉动第一拉线5与第二拉线6，在刀片17的刀刃一侧，第一拉线5与第二拉线6从外部盒体10的顶板伸出后，两者通过横杆8固定连接。第一拉线5与第二拉线6均可采用钢丝制作。

在刀片17的刀背一侧，第一拉线5与第二拉线6从外部盒体10的侧壁内穿过，直至从外部盒体10的顶板伸出。这样可方便塑料薄膜18的装入，并且在完成第一步取土时，通过拉动第一拉线5两端与第二拉线6两端，可使塑料薄膜18紧密贴合取样盒13的底部。

为防止第一拉线5与第二拉线6会从外部盒体10中抽离，在刀片17的刀背一侧，第一拉线5与第二拉线6从外部盒体10的顶板伸出后，第一拉线5的端部连接有第一限位块11，第二拉线6的端部连接有第二限位块12。第一限位块11和第二限位块12均可采用圆柱形铁块。

为方便定位，当取土盒13相对于外部盒体10的顶板移动至死点位时，外部盒体10的外壁在取土盒13的顶端面对应位置处设置有定位标记9。外部盒体10压入土中，当到达外部盒体10外侧的定位标记9时，停止施加力，说明取土盒13内部已满。

为方便稳定地施加推力，推杆2的底端与推板14垂直固定连接。

为方便操作，推杆2伸出外部套筒4的一端固定连接有第一把手1。外部套筒4的顶端固定连接有第二把手3。

外部盒体10的顶板上设置有外部盒体孔洞7，推板14上设置有推板孔洞15。通过设置外部盒体孔洞7和推板孔洞15，易于开始时盒内气体的排出和土体上部水的流出。