本发明涉及地层内土质采样技术,尤其是涉及一种地层内土质采样用的一体化取样集成机具。
背景技术:
1、工程地质钻探的主要任务之一就是对土层进行岩性分类,通过在土层中采取原状土试样(即不扰动样或ⅰ级样),来获取土层的原始物理力学参数(包括含水量、密度、强度参数、变形参数、固结压密参数等),以对其工程地质性质进行准确评价;为此,要求在采取土试样过程中应该保持试样的天然结构,同时室内试验过程中不能对样品有二次扰动影响,即要想获得土层准确的物理学参数与所采集的样品是否为原状土样品以及在室内试验过程中不对样品有二次扰动等有直接关系。
2、然而在实际操作过程很难或基本不可能采取到原状土试样,这就与目前所采用的取样器结构、采取土样的实施过程等有关。目前所用的取样器如图4所示,其结构一般由接头1、封闭装置2、余土管3、取土管4、管靴5等部件组成,其中的取土衬管为敞开式铁皮手动卷筒,如图5所示,自身就存在外张力,易脱离土体,采取土样时以压入法、击入法为主,由于采用压入法取样时压力的不均匀性、采用击入法取样时动力的间断性以及机器的晃动都会使土体发生断裂,且在实施过程中由于取样器与土层间存在摩擦力,对进入取土衬管的土样品均有不同程度的摩擦压缩;同时取样时,取土衬管需要从取土管中靠人为抽出并进行手动封装等过程均会使土试样产生扰动影响。
3、当土试样被送到室内后,需人工打开装土样的取土衬管后再利用标准环刀压入削取,然后再把环刀内的土样品手动推出至试验仪器内进行试验,这一系列的手动操作、样品换位等过程都不可避免的会对样品进行扰动。
4、所以,经过上述一系列扰动过程后所得到的土层物理力学参数与地层的实际参数偏差较大,直接影响了工程的稳定性评价与建设投资,偏差严重时甚至造成建设投资成倍增加。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种一体化取样集成机具,采用该机具进行取样及试验时,可基本保证对土体和土试样无扰动,保证了所得结果的准确性。
2、为实现上述目的,本发明可采取下述技术方案:
3、本发明所述的一体化取样集成机具,包括外周面上设置有螺旋叶片的外套管和置于所述外套管内的取样管;所述外套管的顶部向上延伸设置有与钻杆相连的工作杆;所述取样管包括置于外套管中部的其内装设有取样环刀的集样仓和安装在所述集样仓下部的环形齿刀,所述环形齿刀的齿形刃口延伸出所述外套管;所述集样仓上部设置有定位杆,所述定位杆上部自开设在所述外套管顶板上的通孔内间隙延伸至所述工作杆内腔中,在所述定位杆顶部设置有直径大于所述通孔的限位帽,在位于外套管内的定位杆上套设有弹簧。
4、取样时,将本发明一体化取样集成机具的工作杆与钻探设备的钻杆连接好后一起放入孔底,通过钻探设备的自动压力系统对钻杆和下方的取样集成机具先期施加压力,待取样集成机具环形齿刀的齿形刃口切入土层中一定深度后,旋转钻杆,带动取样集成机具一起回转钻进,同时连续施加压力,直至集样仓的深度达到需要取样位置的深度后停止;整个取样过程对土体无扰动性,所取土试样达到ⅰ级样的要求。
5、位于所述工作杆之外的所述外套管顶板上开设有排气孔。
6、为保证取样时不会对土试样产生扰动影响,所述集样仓由两片半圆形弧板扣合而成的圆筒形结构,在所述取样环刀两端分别设置有限位块。
7、所述两片半圆形弧板的结合面上设置有定位件。
8、在所述外套管和取样管之间的环形腔内设置有柔性定位块;所述柔性定位块为分别设置在所述取样管上、下两端的橡胶圈;橡胶圈也可采用均衡设置的多个橡胶块替代,均能起到很好的定位作用。
9、本发明的优点在于结构简单,易于操作,在现场实施取土的过程中对土体无扰动,保证所采取的土试样为不扰动样,使获取的物理力学参数与实际土层的参数相一致,为工程地质性质提供准确评价。
1.一种一体化取样集成机具,其特征在于:包括外周面上设置有螺旋叶片的外套管和置于所述外套管内的取样管;
2.根据权利要求1所述的一体化取样集成机具,其特征在于:位于所述工作杆之外的所述外套管顶板上开设有排气孔。
3.根据权利要求1所述的一体化取样集成机具,其特征在于:所述集样仓由两片半圆形弧板扣合而成的圆筒形结构,在所述取样环刀两端分别设置有限位块。
4.根据权利要求3所述的一体化取样集成机具,其特征在于:所述两片半圆形弧板的结合面上设置有定位件。
5.根据权利要求1所述的一体化取样集成机具,其特征在于:在所述外套管和取样管之间的环形腔内设置有柔性定位块。
6.根据权利要求5所述的一体化取样集成机具,其特征在于:所述柔性定位块为分别设置在所述取样管上、下两端的橡胶圈。
