水泥土原位取样装置及其取样方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑机械领域，特别涉及一种用于地下施工的水泥土原位取样装置及其取样方法。
【背景技术】
[0002]等厚度水泥土地下连续墙工法(TRD工法，Trench cutting Re-mixing Deep wallmethod)，由日本90年代初开发研制，是能在各类土层和砂砾石层中连续成墙的成套设备和施工方法。TRD工法基本原理是利用链锯式切割箱竖直插入地层中，然后作水平横向运动，同时由链条带动刀具作上下的回转运动，搅拌混台原土并灌入水泥浆，形成一定厚度的墙体，以取代目前常用的高压喷射灌浆，单轴和多轴水泥土搅拌粧组成的柱列式地下连续工回O
[0003]目前，TRD工法可实现槽壁加固的目的，其可以增加地下连续墙槽壁的稳定性，延长槽壁稳定时间，以满足地下连续墙各工序能够安全顺利地进行，进而确保地下连续墙的施工质量。在地下连续墙的施工质量中，墙体固化液的配比控制尤为重要，其中，水泥土的配比必须经过试成墙实验才能确定，并且施工过程中还需通过成墙的水泥土检测。而水泥土的检测，一方面可以通过钻孔取芯来确定芯样的强度及抗渗性能，另一方面也可以通过链锯式切割箱上链条履带的带动翻上来的水泥土进行取样检测。
[0004]然而，采用钻孔取芯取样成本高，工作量大；而采用翻土取样不能真实反映每一层水泥土的参数。因此，有必要开发一种能够精确定位取样到不同深度中水泥土参数的装置及方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种水泥土原位取样装置及其取样方法，以精确定位并采集到预定深度处的水泥土的参数。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种水泥土原位取样装置及其取样方法，所述水泥土原位取样装置包括取样容器和取样结构；所述取样容器和取样结构均固定安装于地下施工设备的切割装置上，所述取样结构设置于所述取样容器的上方；其中，
[0007]所述取样容器包括盖板和具有上端开口的容器本体，所述盖板活动设置于所述上端开口处；
[0008]所述取样结构包括上限位板、压力板和至少一组连杆，所述压力板活动设置于所述上限位板和盖板之间，所述至少一组连杆活动设置于所述压力板上；
[0009]所述地下施工设备的切割装置在地层中向下运动时，所述压力板通过水泥土的向上压力作用顶着所述上限位板，并且，通过所述至少一组连杆压住所述盖板；所述地下施工设备的切割装置在地层中向上运动时，所述压力板通过水泥土的向下压力作用向下转动并带动所述至少一组连杆运动，以自动打开所述盖板。
[0010]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述取样结构还包括设置于所述压力板和盖板之间的的下限位板，所述压力板在所述水泥土的向下压力作用下向下转动直至压抵所述下限位板。
[0011]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述取样容器还包括设置于所述盖板的上表面边沿位置的限位凸起，所述至少一组连杆在所述压力板的带动下运动直至顶着所述限位凸起。
[0012]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述取样结构包括活动设置于所述压力板上的两组连杆，每组连杆包括一根第一连杆和一根第二连杆；所述两组连杆位于所述压力板的两侧，并共同在所述压力板的驱动下运动。
[0013]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，每根第一连杆和第二连杆与所述盖板之间的夹角均小于90度。
[0014]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述取样结构还包括多个转动支座，每根第一连杆和第二连杆均通过一个转动支座与所述压力板连接；并且，与所述第一连杆连接的转动支座设置于所述压力板的上部，与所述第二连杆连接的转动支座设置于所述压力板的下部。
[0015]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述压力板的开启端沿长度方向对称设置有两个半敞开式缺口，每个半敞开式缺口中设置有一根第一连杆。
[0016]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述取样结构还包括多根弹簧，每根弹簧连接所述压力板和一根第二连杆。
[0017]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述取样结构还包括多根弹簧，每根弹簧连接所述容器本体和一根第一连杆。
[0018]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述取样结构还包括多根连接杆，每根第一连杆通过一根连接杆连接一根弹簧。
[0019]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述水泥土原位取样装置还包括设置于所述地下施工设备的切割装置上的连接板，所述上限位板、压力板和容器本体均设置于所述连接板上。
[0020]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述上限位板包括水平部分和与所述水平部分连接的竖直部分；所述竖直部分与所述水平部分呈一 L形。
[0021]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述盖板呈凹字形。
[0022]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述地下施工设备的切割装置上设置有多个取样容器和多个取样结构；相邻的两个取样容器之间设置有一个取样结构。
[0023]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述地下施工设备为TRD设备或双轮铣槽机。
[0024]可选的，在所述的水泥土原位取样装置中，所述地下施工设备为TRD设备时，所述地下施工设备的切割装置包括切割箱和与所述切割箱连接的链条履带，所述取样容器和取样结构固定安装于所述切割箱同一侧的链条履带上。
[0025]此外，本发明还提供了一种采用上述任意一项所述的水泥土原位取样装置的取样方法，包括以下步骤:
[0026]步骤S1:通过水泥土的向上压力使压力板顶在上限位板上，同时通过所述压力板控制至少一组连杆压住盖板，使得地下施工设备的切割装置在地层中向下运动至检测深度之前所述盖板始终处于关闭状态；
[0027]步骤S2:通过水泥土的向下压力使所述压力板脱离所述上限位板并向下转动，同时通过所述压力板带动所述至少一组连杆在所述盖板上背向滑动自动打开所述盖板，使得所述地下施工设备的切割装置在地层中向上运动至检测深度后，检测深度的水泥土进入并充满容器本体，完成水泥土样品的采集；
[0028]步骤S3:通过所述地下施工设备的切割装置在地层中向上运动使所述取样容器升至地面以上位置，再取下所述取样容器，采用所述取样容器收集取得的水泥土样品。
[0029]可选的，在所述的取样方法中，在步骤S2中，通过所述压力板向下转动直至压抵下限位板，控制所述压力板的转动角度，以限定所述至少一组连杆的运动行程，使得所述盖板打开一定角度。
[0030]可选的，在所述的取样方法中，在步骤S2中，，还通过所述至少一组连杆背向滑动直至顶着限位凸起，控制所述至少一组连杆的滑动行程，使得所述盖板打开一定角度。
[0031]相比于现有技术，本发明的水泥土原位取样装置及其取样方法，具有以下有益效果:
[0032]第一、本发明采用安装于地下施工设备的切割装置上的取样容器和取样结构，所述取样容器具有活动的盖板，当所述地下施工设备的切割装置在地层中向下运动时，所述取样结构的压力板能够通过水泥土的向上压力作用顶在取样结构的上限位板上，并同时控制取样结构的至少一组连杆压在取样容器的盖板上，使得所述地下施工设备的切割装置在地层中向下运动至预定深度之前盖板可以始终处于关闭