原状砂性土取样方法及其取样装置与流程

本发明属于岩土勘探工程领域，具体涉及一种砂性土取样方法及其取样装置。

背景技术：

随着建筑、市政、交通等行业大型工程建设的不断发展，勘测设计水平得到了很大提高，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，尤其对于砂性土，由于粘聚力非常小，在取样操作、试样封装、贮存、运输过程中，极易扰动破坏其原有结构体系，造成土体原状取样困难，甚至取样失败。

公开号为CN105547743A的中国专利公开了一种原状土体取样装置以及取样方法。但是对于砂性土，由于其粘聚力非常小，采用该装置与方法进行取样会对土样产生很大的扰动，所取得的土样不能代表取样地区土壤的原始特性。因此，有必要在此基础上进行优化改进，提出一种适合于砂性土取样的原状砂性土取样方法及其取样装置。

并且，将取样装置从土体内取出时，往往需要晃动取样装置，使取样装置底端的土体被破坏从而与砂性土取样装置脱离，由于底端的土体结构受到破坏，不能代表砂性土的结构，所以有必要将其剔除。公开号为CN105547743A的中国专利中，其取样筒体和取土刃口为一体结构，不能剔除底端受到破坏的土体，该受破坏的土体会影响测试的准确性，所以有必要对其加以改进。

技术实现要素：

为克服现有技术的上述不足，本发明提供一种对取样砂性土扰动小、不易造成取样砂性土松散、便于原状砂性土取样、封装、运输、转移、可剔除受破坏的土体、取样更加准确的原状砂性土取样方法及其取样装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：

一种原状砂性土取样方法，包括以下步骤：

（1）将施力器、取样套筒、取土刃口组装在一起；

（2）对于要取样的砂性土，先清理掉其上方覆盖的土层，清理面积不小于

所要取样的面积，砂性土上方覆盖的土层根据地质不同而有所不同；

（3）将石蜡加热融化形成蜡油，将热的蜡油浇在所要取样的区域内，热的

蜡油在砂性土中遇冷逐渐凝固后，将该区域内的砂性土凝固在一起；这样在后续取样过程中可以避免砂性土受扰动而变形，能很好的保持土样的原状性；

（4）在蜡油完全凝固后，将组装好的砂性土取样装置的取土刃口置于所要取样的区域，操作人员通过施力器施力，缓慢地将砂性土取样装置压入土层中，直到土样填满整个取样装置，即土样顶面达到与砂性土取样装置顶面同样的高度；

（5）清除砂性土取样装置周围的土体，清除深度大于或等于取样装置的总

深度，使得砂性土取样装置周围形成环形的空槽；

（6）轻轻地晃动砂性土取样装置，使砂性土取样装置底端的砂性土较容易被破坏从而与砂性土取样装置脱离，此时，便可以将砂性土取样装置从土体内取出；

（7）拆下施力器，再去除取样套筒顶端多余的土体，该多余的土体原来位于施力器内，然后在取样套筒的顶端安装上封口盖；

（8）拆下取土刃口，再去除取样套筒底端多余的土体，该多余的土体原来位于取土刃口内，然后在取样套筒的底端安装下封口盖，整个取样过程完成。

进一步，在步骤（3）中，浇蜡油这一过程尽量保持均匀连续，由中心向周围浇，以使蜡油可以渗透到较深的土层中。

进一步，步骤（3）和步骤（4）之间，还包括如下步骤：浇蜡油浇完后，注意保护好所要取样的区域的周围土体，以尽量减小其对所取样的区域的砂性土产生干扰。

进一步，在步骤（7）中，使用铲刀铲除取样套筒顶端多余的土体；在步骤（8）中，使用铲刀铲除取样套筒底端多余的土体。

实施上述取样方法的原状砂性土取样装置，包括施力器、取样套筒、取土刃口、上封口盖、下封口盖，所述取样套筒为两端开口结构，所述施力器的下端与取样套筒的上端可拆卸式固接，所述取样套筒的下端与取土刃口的上端可拆卸式固接，所述取土刃口包括向下呈削尖状的环形刃部，取土刃口与取样套筒相通；

所述上封口盖与取下施力器后的取样套筒的上端配合，所述下封口盖与取下取土刃口后的取样套筒的下端配合；

原状砂性土取样装置还包括铲除超出于取样套筒的底端面的土体以及铲除超出于取样套筒的顶端面的土体的工具。

作为一种优选，所述施力器的下端与取样套筒的上端可拆卸式卡接，所述取样套筒的下端与取土刃口的上端可拆卸式卡接；

具体地，所述取样套筒的上、下端的内壁上均沿周向间隔布置有卡口，所述施力器的下端以及取土刃口的上端的外壁上分别设有与所述卡口配合的卡块，所述取样套筒的上端和下端的内壁上于卡口的里端分别具有台阶结构，台阶结构的厚度和施力器、取土刃口的插入部分的厚度相同，以使施力器、取样套筒、取土刃口三者的内腔内径相同，进而减少进土挤压和对土体的扰动。

作为再一种优选，所述施力器的下端与取样套筒的上端螺纹连接，所述取样套筒的下端与取土刃口的上端螺纹连接；

具体地，所述取样套筒的上、下端的内壁上均设有内螺纹，所述施力器的下端以及取土刃口的上端的外壁上分别设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述取样套筒的上端和下端的内壁上于内螺纹的里端分别具有台阶结构，台阶结构的厚度和施力器、取土刃口的插入部分的厚度相同，以使施力器、取样套筒、取土刃口三者的内腔内径相同，进而减少进土挤压和对土体的扰动。

作为另一种优选，所述取样套筒的上端面和下端面均等间隔设有卡口，施力器的套环的下端面设有与取样套筒的上端面的卡口配合的卡块，取土刃口的上端面设有与取样套筒的下端面的卡口配合的卡块。

进一步,所述取土刃口包括位于上部的圆环以及自圆环向下呈削尖状的环形刃部，圆环以及环形刃部的内腔内径均与所述取样套筒的内腔内径相同。

本发明在取样前增加了对待取样土体浇蜡油这一步骤，由于石蜡融化后具有较强的流动性，而砂性土颗粒之间存有较大空隙，可渗透性很强，因此蜡油可渗透到砂性土之中；热的蜡油在渗透过程中遇冷就会逐渐凝固，从而将砂性土凝固到一起。这样，在取样的过程中砂性土不易造成扰动，能很好的保持砂性土的原状性。同时由于石蜡的强度（抗压、抗剪切能力）非常小，对砂性土的待测性能影响可忽略不计。

本发明的有益效果在于：

1、提供一种对取样砂性土扰动小，不易造成取样砂性土松散，便于原状砂性土取样、封装、运输、转移的原状砂性土取样方法及其取样装置；

2、取样筒体和取土刃口为可拆卸式固接，卸下取土刃口后，可剔除超出于取样套筒的底端面的土体，该土体原来位于取土刃口内，由于取出取样装置时使底端的土体受到破坏，故将其剔除；

2、卸下施力器后，可剔除超出于取样套筒的顶端面的土体，该土体原来位于施力器的套筒内，由于受到套筒的顶端面的抵压而受到破坏，故将其剔除。

附图说明

图1为本发明的原状砂性土取样装置实施例一的施力器的结构图。

图2为本发明的原状砂性土取样装置实施例一的取样套筒的结构图。

图3为图2所示取样套筒的上端面示意图。

图4为本发明的原状砂性土取样装置实施例一的取土刃口的剖视图。

图5为本发明的原状砂性土取样装置实施例一的取土刃口的立体图。

图6为本发明的原状砂性土取样装置实施例一的使用状态图。

图7为实施例二的取样套筒的下端面与取土刃口的上端面的配合图。

图8为实施例二的取样套筒纵剖后的内部结构图。

图9为实施例二的取土刃口的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明作进一步详细说明，应当理解，此处描述的实施方式仅用于具体阐述本发明，并不构成对本发明的限制。

实施例一

一种原状砂性土取样方法，包括以下步骤：

（1）将施力器1、取样套筒2、取土刃口3组装在一起，本实施例中，施力器1、取样套筒2、取土刃口3之间卡接固定；

（2）对于要取样的砂性土，先使用铁锹清理掉其上方覆盖的土层，清理面积不小于所要取样的面积，砂性土上方覆盖的土层根据地质不同而有所不同；

（3）将石蜡加热融化形成蜡油，将热的蜡油浇在所要取样的区域内，浇蜡油这一过程尽量保持均匀连续，由中心向周围浇，以使蜡油可以渗透到较深的土层中；

热的蜡油在砂性土中遇冷逐渐凝固后，将该区域内的砂性土凝固在一起，这样在后续取样过程中可以避免砂性土受扰动而变形，能很好的保持土样的原状性；

（4）蜡油浇完后，注意保护好所要取样的区域的周围土体，以尽量减小其对所取样的区域的砂性土产生干扰；

（5）在蜡油完全凝固后，将组装好的砂性土取样装置的取土刃口3置于所要取样的区域，操作人员通过施力器1施力，缓慢地将砂性土取样装置压入土层中，直到土样填满整个取样装置，即土样顶面达到与砂性土取样装置顶面同样的高度；图6所示的使用状态图尚未完全伸入土体内,标号4的部分为挖去覆盖土层的砂性土表层；

（6）使用铲刀清除砂性土取样装置周围的土体，清除深度大于或等于取样装置的总深度，使得砂性土取样装置周围形成环形的空槽；

（7）轻轻地左右晃动砂性土取样装置，砂性土取样装置底端的砂性土较容易被破坏从而与砂性土取样装置脱离，此时便可将砂性土取样装置从土体内取出；

（8）拆下施力器1，使用铲刀铲除取样套筒2顶端多余的土体，该多余的土体原来位于施力器1内，然后在取样套筒2的顶端安装上封口盖；

（9）拆下取土刃口3，使用铲刀铲除取样套筒2底端多余的土体，该多余的土体原来位于取土刃口3内，然后在取样套筒2的底端安装下封口盖，整个取样过程完成；

（10）将取样套筒2的外表面清理干净。

之后，所取得的土样即可进行运输、转移，以用于土质试验之中。

本实施例在取样前增加了对待取样土体浇蜡油这一步骤，由于石蜡融化后具有较强的流动性，而砂性土颗粒之间存有较大空隙，可渗透性很强，因此蜡油可渗透到砂性土之中；热的蜡油在渗透过程中遇冷就会逐渐凝固，从而将砂性土凝固到一起。这样，在取样的过程中砂性土不易造成扰动，能很好的保持砂性土的原状性。同时由于石蜡的强度（抗压、抗剪切能力）非常小，对砂性土的待测性能（如抗压、抗剪切、内摩擦角、剪胀角等）影响可忽略不计。

本实施例中，实施上述取样方法的一种原状砂性土取样装置的结构如下所述，但该取样方法不仅限于使用以下结构的取样装置。

如图1-6所示，原状砂性土取样装置，包括施力器1、取样套筒2、取土刃口3、上封口盖、下封口盖，图中上、下封口盖未示出，所述取样套筒2为两端开口结构，所述施力器1的下端与取样套筒2的上端可拆卸式卡接，所述取样套筒2的下端与取土刃口3的上端可拆卸式卡接，所述取土刃口3包括位于上部的圆环31以及自圆环31向下呈削尖状的环形刃部32，取土刃口3与取样套筒2相通；

所述上封口盖与取下施力器1后的取样套筒2的上端配合，所述下封口盖与取下取土刃口3后的取样套筒2的下端配合；

所述原状砂性土取样装置还包括铲除超出于取样套筒2的底端面的土体以及铲除超出于取样套筒2的顶端面的土体的铲刀。

所述施力器1包括传力把手11和套环12，传力把手呈对称状分布在套环12的两侧，左侧的传力把手11呈“”状，其水平杆111作为施力部，其竖直杆112的下端与套环12固定连接，套环12的上端封闭，取土时土样顶面达到套环12的顶面的高度，套环12的下端与取样套筒2的上端形成卡接结构。

本实施例中，如图2、图3所示，取样套筒2的上端面和下端面均等间隔设有卡口21，施力器1的套环12的下端面设有与取样套筒2的上端面的卡口21配合的卡块，取土刃口3的上端面设有与取样套筒2的下端面的卡口21配合的卡块，以形成可拆卸式卡接关系。卡口21和卡块也可以互换位置。

所述施力把手1的套环12、取样套筒2、取土刃口3三者的内径相同，取土刃口3的圆环31和环形刃部32的内腔内径相同，以减少进土挤压和对土体的扰动。

本实施例中具体尺寸如下：

施力把手1的套环12的内径60mm，外径72mm，厚度6mm，高30mm。

取样套筒2的内径60mm，外径72mm，高120mm。

取土刃口3的内径60mm，外径72mm，高50mm，其圆环31高20mm，从圆环31下端开始削设环形刃部32。

实施例二

如图7-9所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：所述施力器1的下端与取样套筒2的上端可拆卸式卡接，所述取样套筒2的下端与取土刃口3的上端可拆卸式卡接；

具体地，所述取样套筒2的上、下端的内壁上均沿周向间隔布置有卡口21，所述施力器1的下端以及取土刃口3的上端的外壁上分别设有与所述卡口21配合的卡块5，所述取样套筒2的上端和下端的内壁上于卡口21的里端分别具有台阶结构6，台阶结构6的厚度和施力器1、取土刃口3的插入部分的厚度相同，以使施力器1、取样套筒2、取土刃口3三者的内腔内径相同，进而减少进土挤压和对土体的扰动。

台阶结构6还可对施力器1和取土刃口3伸入的卡块5形成挡面。

实施例三

本实施例与实施例二的不同之处在于：所述施力器1的下端与取样套筒2的上端螺纹连接，所述取样套筒2的下端与取土刃口3的上端螺纹连接；

具体地，所述取样套筒2的上、下端的内壁上均设有内螺纹，所述施力器1的下端以及取土刃口3的上端的外壁上分别设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述取样套筒2的上端和下端的内壁上于内螺纹的里端分别具有台阶结构，台阶结构的厚度和施力器1、取土刃口2的插入部分的厚度相同，以使施力器1、取样套筒2、取土刃口3三者的内腔内径相同，进而减少进土挤压和对土体的扰动。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。