直接用于原状土试样动力特性试验取土器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及取土器技术领域，特别是一种直接用于原状土试样动力特性试验取土 器。
【背景技术】
[0002] 土的动力特性试验是获得土的动强度、动变形和动孔压特性、振动液化特性以及 动应力一动应变关系的主要手段，对建构筑物抗震设计与研究具有重要意义。室内土动力 特性试验主要有动三轴试验、共振柱试验等，土试样一般为圆柱状，试样直径为50mm、 39.1mm等，试样高度为直径的2-2.5倍。对原状土试样的制备要求土样品质量等级为1:级的 原状试样。对砂土的动力特性试验而言，目前工程上常常用砂土重塑试样动力特性试验来 近似砂土原状试样动力特性试验，由于重塑试样破坏了砂土的原状结构，其试验结果并不 能够完全代表砂土原状试样动力特性。目前，难以普遍开展砂土原状试样动力特性试验工 作的原因之一是传统取土器在钻孔中采集满足砂土原状试样动力特性试验要求的砂土 I级 原状试样存在困难。
[0003] 基于砂土原状试样动力特性试验对砂土 I级原状试样的要求，传统取土器存在以 下不足之处：（1)目前能够在钻孔中采集砂土I级原状样品的取土器有薄壁取土器和回转取 土器等，传统取土器(参见《建筑工程地质勘探与取样技术规程(JGJ/T87-2012)》），它们采 集的砂土样品尺寸比用于土动力特性试验的砂土试样尺寸大，需要在实验室对砂土样品进 行切削等加工来制备试样;然而，由于砂土样品稳定性极差，在切削等试样加工制备过程中 极易扰动砂土样品原状结构，甚至使砂土样品坍塌损坏，显然，在实验室内通过切削由上述 传统取土器采集的砂土原状样品来制备砂土I级原状试样是困难的；（2)如果将上述传统的 薄壁取土器或回转取土器的尺寸（直径）简单地缩小到与土动力特性试验土试验尺寸（直 径）相一致，则传统取土器内部空间也变得狭小，传统的球阀式、活阀式等取土器上部封闭 装置尺寸也变得狭小，在取土器下压取土时，取土器内部泥渣排泄不畅，这时就存在泥渣挤 压和扰动取土器内土试样的问题；（3)若将上述传统取土器的尺寸(直径）简单地缩小到与 土动力特性试验土试验尺寸(直径)相一致，还存在的问题是:对无内衬取土器(例如薄壁取 土器、单动二重管取土器、双动二重管取土器等）而言，在将砂土原状试样从传统的取土管 中取出时无法保证不破坏砂土试样的原状结构;对有内衬取土器(例如单动三重管取土器、 双动三重管取土器等）而言，在将砂土原状试样从传统的内衬中取出时无法保证不扰动砂 土试样的原状结构；（4)传统的内环刀取砂器也可以采集砂土I级原状样品（参见《建筑工程 地质勘探与取样技术规程(JGJ/T87-2012)》），这种方式采集的试样一般是带着环刀直接进 行相关试验的，一般不需要将试样从环刀内取出来再安装到仪器上进行试验，而土动力特 性试验要求必须将试样从环刀内取出来再安装到仪器上，由于环刀的高度仅为20-40mm， 若增加环刀的高度到80-100 mm以满足土动力特性试验的试样高度的要求，则在不扰动砂 土试样的前提下，将砂土试样从高度达80-100 mm的环刀内取出来是困难的；因此，传统的 内环刀取砂器采集的砂土原状样品不满足实验室内砂土原状试样动力特性试验对试样的 要求。
[0004] 授权公告号为CN201678994U的中国实用新型专利《一种内衬式薄壁静动三轴取 土器》（【申请号】201020140747.4)，披露了一种在尾矿砂层中能够采集静、动三轴试验I级 原状样品的取土器，其内衬内径与静、动三轴试验试样外径是一致的，内衬内置于取土管 内。该专利认为取土器提出地表后将内衬取出密封（边拔边滑动固定环以保持内衬形状） 即可获得实验室直接装机的静、动三轴试验I级原状试样。该取土器存在以下不足之处： (1)没有介绍如何在不扰动试样的前提下将砂土原状试样从内衬中取出来安装到静、动三 轴试验仪器上，如果采用常用的镀锌铁皮内衬，则内衬刚度低，易变形，不能保障砂土试样 直径等尺寸精度和试样表面光滑，不能保障内衬中的砂土样品在取样和运输过程中不受扰 动;如果采用塑料管、酚醛层压纸管或其他较硬材质的内衬，在砂土样品从内衬中取出的过 程中不能保障不受扰动；（2)内衬的设置增加了取土器管状结构的整体厚度，从而增加了取 砂土过程中对砂土原状结构的扰动性。
【发明内容】
[0005] 针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种直接用于原状 土试样动力特性试验取土器，可有效解决现有取土器采集的砂土 I级原状试样在实验室内 加工制备时的困难和容易扰动砂土样品原状结构的问题。
[0006] 本发明解决的技术方案是，上外筒的上端内壁上有第一母螺纹，上外筒的下端和 下外筒的上端旋装在一起，下外筒的两侧开有竖向的滑槽，上外筒下部内的弹簧自由端压 装在下外筒内的内筒顶部凹槽内，内筒顶部两侧对称设有伸出滑槽外侧的侧耳，侧耳下方 在内筒两侧开有和滑槽相对应的软管孔，上外筒、下外筒和内筒构成排泥开关，内筒的下端 旋装在废土管上端;废土管的结构是，废土筒的筒顶上有直径小于废土筒内径的排泥孔，排 泥孔内设有第二母螺纹，排泥管接头为外壁上有第一公螺纹的上下开口的筒状体，排泥管 接头的下端经第一公螺纹和排泥孔的第二母螺纹咬合，呈T型的排泥管的下端套装在排泥 管接头的上端外周，排泥管和排泥管接头的接合处经螺母固定，排泥管为软管，作为将废土 筒内的泥浆、渣土、空气向外排泄的通道;排泥管的上部两端开口分别经软管孔和滑槽伸出 下外筒两侧，构成内筒带动废土管沿滑槽上下滑动结构，废土管的下端与取土管的上端连 接，取土管的下端和管靴的上端连接;使用时，上外筒的上端经第一母螺纹和钻杆连接，下 压采集砂土原状试样时，排泥管通过软管孔、滑槽伸出取土器(本发明）外部，取土器内的泥 浆、渣土、空气通过废土管及排泥管排出到取土器外；钻杆向上提升时，内筒的侧耳在重力 和弹簧回弹力的作用下相对下外筒沿着滑槽向下移动到滑槽底部，侧耳下挤压排泥管，从 而实现自动关闭排泥管的作用，在整个钻杆提升过程中，侧耳始终下压着排泥管，由于排泥 管为软管，在侧耳与滑槽底部挤压下，排泥管封闭效果良好，使取土器内部形成局部负压， 从而增加了取土器内砂土原状试样的稳定性，减少砂土原状试样下滑掉入钻孔中的情况； 废土筒顶部带排泥管，解决了在废土管内部空间狭小（内径较小)时，在取土器下压采集砂 土原状试样过程中，废土管内部的泥浆、渣土、空气可以通过排泥管顺畅地排泄到取土器 外，避免了排泄不畅时对砂土原状试样施加压力而引起砂土原状试样的扰动。
[0007] 本发明提供了一种直接用于原状土试样动力特性试验取土器，其结构简洁，装卸 方便，采集的砂土 I级原状试样不用在实验室内进行切削等加工制备