[發(fā)明專利]室內(nèi)淤泥沉降柱試驗原位小擾動取土器

無效

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• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101839820A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 張福海;郭帥杰;張磊;孟慶祥;石永超
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發(fā)明屬于巖土工程基本試驗與環(huán)境工程試驗中的交叉技術領域，具體涉及一種室內(nèi)淤泥沉降柱試驗原位小擾動取土器。

背景技術

沉降柱試驗是研究河湖相、海相淤泥沉降淤積、自重固結規(guī)律的重要試驗裝置，利用現(xiàn)有試驗裝置可以測定不同濃度下沉降淤泥土泥漿的自重固結系數(shù)c_v。沉降柱試驗結果也為現(xiàn)階段河道清淤拓寬整治工程、港口清淤治理工程、湖泊清淤治污工程等提供基本工程參數(shù)，通過室內(nèi)沉降柱試驗為工程治理方案與設計思路提供必要的技術支持。同時關于土體自重固結系數(shù)的研究也可應用于吹填土吹填造陸工程，研究吹填土重力作用下沉降變形規(guī)律，因而本試驗在河道、湖泊、港口治理，沿海填海造陸等工程中都有著重要指導意義

沉降柱試驗歷時較長，需經(jīng)歷單粒體自由沉降、絮凝體團聚沉降集聚體相互碰撞影響的帶狀沉降、自重固結沉降各個階段。為得到淤泥土體自重沉降固結系數(shù)c_v，在土樣自重固結過程完成后，需得到固結土體深度方向上不同深度固體顆粒體積密度Φ。沉降柱試驗為得到不同深度處體積密度Φ常采用兩種方式：“電導率探頭”直接測定沉積土壤密度和“直接法”測沉積土壤密度。

“電導率探頭”是將不同深度土體的電導率與土壤密度之間建立關系，通過測定不同深度土體電導率簡介反映該深度土體體積密度Φ，屬于“間接法”范疇。但是“電導率探頭”設備價格較高，要求探頭耐海水腐蝕，周圍環(huán)境擾動小，而且由于沉積土樣深度方向上含水率變化導致測試結果失真，間接影響測試精度。“直接法”是將深度方向上土樣直接取出，通過測定實際濕密度、含水率等實際指標換算該深度土體固體顆粒體積密度Φ?！爸苯臃ā钡闹饕锥耸菍ν翗訑_動大，嚴重影響測試結果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于改進“直接法”原位取土裝置，設計制造出一種對原狀土樣擾動小、深度方向逐層取土、制作與操作過程相對簡單可靠的室內(nèi)淤泥沉降柱試驗原位小擾動取土器。

本發(fā)明的技術方案概括如下：

一種室內(nèi)淤泥沉降柱試驗原位小擾動取土器，其特征在于該取土器包括薄壁環(huán)刀串、金屬手柄、內(nèi)置擋塞、調(diào)節(jié)固定螺栓、外包熱縮管，其中薄壁環(huán)刀串是將10個單環(huán)刀，用實心塑膠棒串連固定，然后用加熱的熱縮管外包，熱縮管(7)上端套接在金屬手柄上，熱縮管冷卻收縮箍緊薄壁環(huán)刀串并與金屬手柄牢固連接，拔出實心塑膠棒，內(nèi)置擋塞置于金屬手柄內(nèi)，它是由底部金屬盤與細金屬桿通過金屬盤中央的內(nèi)螺孔固定連接，內(nèi)置擋塞上下移動的位置由金屬手柄上端的調(diào)節(jié)固定螺栓控制。

所述的薄壁環(huán)刀串是由鋁合金材質的單環(huán)刀分別稱重編號后，用直徑15-20mm的實心塑膠棒串連固定，單個環(huán)刀內(nèi)徑15～20mm、高10～20mm，壁厚0.3～0.6mm；所述的金屬手柄內(nèi)徑15～20mm、長度1000～1300mm，壁厚0.3～0.6mm。

所述的內(nèi)置擋塞的底金屬盤直徑14～19mm，厚度4～8mm；盤上對稱設4個直徑1.5～2.5mm排氣孔，細金屬桿上部有螺紋，穿入調(diào)節(jié)固定螺栓中央的內(nèi)螺紋孔，相互匹配。

室內(nèi)淤泥沉降柱試驗原位小擾動取土器主要由三部分組成：底端取土薄壁環(huán)刀串；頂部金屬手柄；內(nèi)置擋塞。底端取土薄壁環(huán)刀串，先由固定塑膠棒依次串聯(lián)經(jīng)編號稱量后離散薄壁環(huán)刀，再由外包熱縮管加熱收縮裹緊固定成形，形成整體。底層薄壁環(huán)刀切削沉積土體，環(huán)刀內(nèi)腔用于承納不同深度原狀淤泥土體。頂部金屬手柄與底端薄壁環(huán)刀同直徑，通過外包熱縮管固定作用將金屬手柄與底端薄壁環(huán)刀串連接成為整體，拔出固定塑膠棒，室內(nèi)淤泥沉降柱試驗原位小擾動取土器成形。

取土前，插設內(nèi)置擋塞于金屬手柄內(nèi)部，根據(jù)待取土樣實際沉降高度確定內(nèi)置擋塞插入深度，頂端調(diào)節(jié)固定螺栓控制內(nèi)置擋塞相對位置。內(nèi)置擋塞位于取土器內(nèi)部，由一根長細金屬桿和底金屬盤組成，底金屬盤設對稱圓孔排出腔內(nèi)空氣。取土時緩慢降低頂端手柄，底端薄壁環(huán)刀串進入沉積淤泥土體，底層薄壁環(huán)刀切削土體，環(huán)刀串內(nèi)空氣通過底金屬圓盤圓孔排出，減小對原狀土體的擾動。水平向緩慢取出取土器，擦凈薄壁環(huán)刀串表面附土，然后用薄刀片切開外包熱縮管，依次切下單環(huán)刀及土體分別置于鋁盒中分別稱重，完成取樣過程。

本發(fā)明的創(chuàng)新點：

1、環(huán)刀串環(huán)時，利用同直徑實心固定塑膠棒串環(huán)固定，便于外包熱縮管受熱收縮固定，保證底端取土薄壁環(huán)刀串的直立性；

2、底端取土薄壁環(huán)刀串采用等高度、同內(nèi)徑薄壁金屬單環(huán)刀(壁厚0.3～0.6mm)，具有一定剛度，便于土體切削，減少土體擾動；