原状土体取样装置以及取样方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩土勘探工程技术领域，尤其涉及一种原状土体取样装置以及取样方法。
【背景技术】
[0002]随着建筑、市政、交通等行业大型工程建设的加快，勘测设计水平得到了快速发展，对采取土体试样的要求也随之提高，目前对于取样土体，往往要求其保持原状。但是土体是岩石经过风化作用以及剥蚀、搬运、沉积作用等复杂自然环境所生成的各类沉积物，是由固体物质、水和气体组成的三相体系，土体结构相对较为松散，在取样操作、试样封装、贮存、运输过程中，易扰动破坏其原有结构体系，造成土体原状样取样困难，甚至取样失败。
[0003]现有技术中对土体原状样取样的装置大多仅为单一圆柱状筒，并且主要通过锤击取样筒，以将其打入土体中，最后再拔出取样筒，取得土体试样。此种取样装置以及取样方法主要存在以下不足:第一、采用锤击方法容易出现取样筒倾斜、偏移，并且在锤击过程中，极易造成土体震动，破坏土体原有结构体系，导致原状土体取样失败;第二、直接拔出取样筒，容易造成取样筒内土体低于取样筒高度，因此在取样筒内将剩余一定空间，这样在后续运输、转移途中将造成取样筒内的土体完全松散，导致原状土体取样失败;第三，由于直接采用锤击操作，因此取样筒往往无法完全敲击入土体表面以下，导致取样筒内的上端将剩余一定空间，也会造成后期土体松散的情况;第四、现有土体取样装置没有配备与取样筒相配套的筒盖，将造成试样在封装、贮存和运输过程中的不便，容易造成原状土体松散的情况。
[0004]综上，现有的原状土体取样装置都存在着一定的技术缺陷，在取样操作、试样封装以及运输、转移过程中对取样的原状土体产生极大的扰动破坏，同时操作流程较为复杂，取样成功率较低。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题是提供一种对原状土体扰动小，不易造成取样土体松散，便于原状土体取样、封装以及后期运输、转移的原状土体取样装置以及原状土体取样方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:原状土体取样装置，包括两端开口的取样筒体，在取样筒体的底部设置有刃口，还包括施力器，所述施力器包括套环和传力把手，传力把手的一端与套环连接，其另一端为施力部;在取样筒体顶部的外周壁上设置有卡环凸起，所述卡环凸起低于取样筒体的顶部端面，所述套环可拆卸的套在卡环凸起上方的取样筒体上，其中卡环凸起的外径为Dl，卡环凸起上方的取样筒体的外径为D2，套环的内径为D3，并且满足D2<D3<D1。
[0007]进一步的是:所述卡环凸起为固定的套设在取样筒体顶部外周壁上的卡环件。
[0008]进一步的是:所述卡环件与取样筒体焊接连接。
[0009]进一步的是:所述卡环凸起与取样筒体为一体结构。
[0010]进一步的是:当施力器上的套环套在卡环凸起上方的取样筒体上时，传力把手的施力部高于取样筒体的顶部端面。
[0011]进一步的是:所述施力器有两个，两个施力器呈镜像对称的分布在套环的两侧。
[0012]进一步的是:所述传力把手由横向杆和竖向杆组成的“Π”形结构，竖向杆的底端与套环固定连接，横向杆为传力把手的施力部。
[0013]进一步的是:所述传力把手由第一横向杆、第一竖向杆和第二横向杆组成的“Z”形结构，第二横向杆的自由端与套环固定连接，第一横向杆为传力把手的施力部;在第二横向杆的下部沿其轴向设置有朝向下方的切削刃。
[0014]进一步的是:还包括端盖，所述端盖有两个，并且两个端盖可分别盖在取样筒体两端的开口上。
[0015]另外，本发明还提供一种利用上述原状土体取样装置的原状土体取样方法，包括如下步骤:
[0016]A.取下取样筒体两端开口的端盖，将施力器上的套环套在卡环凸起上方的取样筒体上；
[0017]B.将取样筒体底部的刃口贴在待取样的土体表面，然后通过施力器上的施力部平稳施力，并将取样筒体缓慢压入土体内，直至取样筒体全部进入土体，并且取样筒体的顶部端面有土体冒出时停止施力;在施力过程中保持取样筒体始终为竖直状态；
[0018]C.扶稳取样筒体，之后刨掉取样筒体周围的土体，形成一环形空槽，并且露出整个取样筒体；
[0019]D.扶稳取样筒体，取下施力器;之后清理取样筒体顶部土体，直到顶部土体与取样筒体的顶部端面齐平后盖上端盖；
[0020]E.用铲板穿过取样筒体下方的土体，然后抬起铲板并连同取样筒体一起翻转180°，使刃口端朝上，再移开铲板，之后清理取样筒体刃口以上的土体，直到刃口端土体与刃口的上端面齐平后盖上端盖。
[0021 ]本发明的有益效果是:本发明所述的原状土体取样装置，其结构简单，通过设置结构巧妙的施力器，一方面可将取样筒体完全压入土体表面以下，使原状土体能完全充满整个取样筒体，有效避免了土体松动的情况;另一方面也便于手动施力，降低施力过程中对土体原状的扰动，提高原状土体的取样成功率。另外，通过设置端盖，在取样后用端盖将取样筒体两端的开口密封，更便于取样后对取样筒体的运输和转移，并可有效降低在后期运输、转移过程中对取样筒体内原状土体的破坏。
【附图说明】
[0022]图1为本发明所述原状土体取样装置的三维视图；
[0023]图2为取样筒体和施力器装配后的三维视图；
[0024]图3为图2的主视图；
[0025]图4为图3中A-A截面的剖视图；
[0026]图5为图4中局部区域B的放大示意图；
[0027]图6为第一种施力器的三维视图；
[0028]图7为第二种施力器的三维视图；
[0029]图8为图7所示施力器的侧视图；
[0030]图9至图15为本发明所述原状土体取样方法的流程步骤示意图；
[0031]图中标记为:取样筒体1、顶部端面11、刃口2、施力器3、套环31、传力把手32、施力部321、卡环凸起4、横向杆51、竖向杆52、第一横向杆61、第一竖向杆62、第二横向杆63、切削刃631、端盖7、环形空槽8、铲板9、卡环凸起的外径为D1、卡环凸起上方的取样筒体的外径为D2、套环的内径为D3。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0033]如图1至图8所示，本发明所述的原状土体取样装置，包括两端开口的取样筒体I，在取样筒体I的底部设置有刃口 2，还包括施力器3，所述施力器3包括套环31和传力把手32，传力把手32的一端与套环31连接，其另一端为施力部321;在取样筒体I顶部的外周壁上设置有卡环凸起4，所述卡环凸起4低于取样筒体I的顶部端面11，所述套环31可拆卸的套在卡环凸起4上方的取样筒体I上，其中卡环凸起4的外径为Dl，卡环凸起4上方的取样筒体的外径为D2，套环31的内径为D3，并且满足D2<D3<D1。设置卡环凸起4的作用是用于与套环31配合，以使套环31套在取样筒体I上后可由卡环凸起4限位，进而实现轴向力的传力。这样，在取样操作过程中可通过向施力器3施力，即可将取样筒体I压入土体内。并且通过将传力把手32的施力部321设置为高于取样筒体I的顶部端面11的情况，方便在取样操作时将取样筒体I完全压入土体内部，以使土体可完全充满整个取样筒体I。
[0034]另外，卡环凸起4与取样筒体I可为分体结构或者一体结构。当采用分体结构时，卡环凸起4可为一卡环件，通过将其固定的套设在取样筒体I顶部外周壁上即可，当然，其固定方式可采用焊接或者螺钉连接等方式。
[0035]更具体的，为了便于操作人员的双手施力，提高对施力器3施力过程中的平稳性，降低对原状土体的扰动，可优选设置施力器3有两个，两个施力器3呈镜像对称的分布在套环31的两侧。另外，施力器3的具体结构可优选采用如图6和图7所示的结构，其中图6所示为第一种施力器3的具体结构，其传力把手32由横向杆51和竖向杆52组成的“π”形结构，竖向杆52的底端与套环31固定连接，横向杆51为传力把手32的施力部321;图7所示为另一种施力器3的具体结构，其传力把手32由第一横向杆61、第一竖向杆62和第二横向杆63组成的“Z”形结构，第二横向杆63的自由端与套环31固定连接，第一横向杆61为传力把手32的施力部321;在第二横向杆63的下部沿其轴向设置有朝向下方的切削刃631;其中切削刃631的作用是降低第二横向杆63压入土体内时的阻力。当然，施力器3也可采用其他相似结构。
[0036]另外，本发明还可设置与取样筒体I两端开口配套的端盖7，并且端盖7设置有两个