Устройство для отбора проб грунта ненарушенной структуры с различных горизонтов Советский патент 1986 года по МПК G01N1/04 

ройство содержит внешний 1 и внутренний цилиндры (Ц) с конусами 2, в

нижней части которых нарезаны зубья. Внутренний Ц выполнен в виде набора гильз 4,5, внутри которых находятся вкладыши в виде двух полуколец, скрепленных между собой шпильками посредством верхней и нижней втулок (в) 8 и 9 В 9 снабжена затвором с

приводящей его в движение пружиной, установлена на конце внутреннего Ц и выполнена с пазом под затвор. Отверстие внутреннего Ц выполнено в

виде усеченного конуса с большим основанием в ве зхней части. Внутренний Ц снабжен ограничителем 16 подъема грунта, кинематически связанным с затвором и установленным на подшипниках 22 в гильзе, имеющей отверстие под фиксатор ограничителя 16, выполненный в виде подпружиненного цилиндра с подшипником качения. С помощью режущих ножей 3 грунт подается кбоковой поверхности внешнего Ц 1 и по его спирали выводится наружу. 1 з,п. ф-лы,5 ил.

Изобретение относится к устройствам для отбора проб грунта ненарушенной структуры с различных горизонтов, может быть использовано в различных отраслях промышленности и позволяет повысить качество и точность оценки проб за счет сохране ия естественной структуры грунта. Уст- Фаг.1

1

Изобретение относится к устройствам для отбора проб ненарушенного грунта и определения физико-механических характеристик грунтовых массивов в условиях существенного изменения этих характеристик по глубине массива.

Цель изобретения - повышение качества и точности оценки проб грунта ненарушенной структуры с различных горизонтов за счет сохранения естественной структуры.

На фиг.1 схематически представлено устройство для отбора проб ненарушенного грунта, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. (устройство закрытия затвора), на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2 (принцип удержания затвора во взведенном состоянии), на фиг,4 - внутренний цилиндр, на фиг.Зразрез В-В на фиг.1 (устройство работы огра1тчителя подъема грунта).

Элементом устройства является внешний цилиндр 1 со спиралями, имеющий конусообразную часть (внешний конус) 2, режущие ножи 3, с помощью которых грунт перед пробоотборником за пределами забираемого образца разрушается, подается к боковой поверхности внешнего цилиндра и по его спиралям выводится наружу. Внутренний цилиндр представляет собой набор гильз 4 и гильз 5, внутри которых находятся вкладыши 6 в виде двух полуколец, скрепленных между собой

шпильками 7 посредством верхней и нижней втулок 8 и 9. Промежуточная гильза 4 с внутренним диаметром, равным диаметру вкладышей 6, имеет

отверстие 10 под выступ 11 рычага 12 уровня заполнения грунта, установленного на оси 13 держателя Т4, соединенного с тросом 15 и закрепленного на этой же гильзе. Внутри гршьзы

4 размещен ограничитель 16 подъема грунта на подшипниках 17, которые перемещаются по направляющим 18, причем один из подшипников установлен на подвижном цилиндре 19 с фиксированным выходом и прижимается к направляющей внутреннего цилиндра пружиной 20, усилиеподжатия которой регулируется пробкой 21. Внутренний цилиндр в верхней части цент

рируется подшипником 22, установленным в пшицевом кольце 23. Подшипник поджимается гайкой 24. Шпицевое кольцо имеет отверстия 25, которые служат для закрепления хвостовиков

ручного и машинного бурения (не показаны) , а гайка 26 предназначена для регулировки работы подшипника. Нижняя втулка 9 соосно соединена с основанием заборного конуса 27

болтами 28 и имеет паз 29, в кото-рый заходит затвор 30, движущийся по направляющим 31 под действием пружин 32. Пружины одним концом крепятся на кронштейне 33, соединенным с основанием заборного конуса 27, винтами 34. , Кронштейн имеет пазы 35 для регулировки натяжения пружин 32. Дру гим концом пружины закрепляются на коромысле 36, жестко связанном с затвором 30 и имеющем в центральной части выступ 37 под собачку 38 Собачка, связанная с заборным кону сом осью 39, соединена тросом 15 с рычагом 12 уровня заполнения грунта. Собачка 38, трос 15 и рычаг 12 уровня заполнения грунта образуют нематическую связь между затвором и ограничителем подъема грунта.Меж ду заборным 27 и внешним 2 конусам установлен- упорный подшипник 40.За зор между конусами в нижней части выбирается порядка 0,5 мм на сторо Сборку устройства производят в следующем порядке. Собирают внутренний цилиндр.Для этого на верхнюю втулку 8 одевают шлицевое кольцо 23 в сборе с радиальным подшипником 22 и поджимают гайкой 24. Через верхнюю втулку 8 пропускают шпильки 7 и очередностью сверку вниз на щпильках собирают гильзы внутреннего цилиндра. Сначала Одевают промежуточную гильзу 4, в направляющие которой устанавливают ограничитель 16 подъема грунта, а затем гильзы 5 с вкладышами 6 в виде двух полуколец. Равенство внутренних диаметров промежуточной гильзы 4 и вкладышей 6 способствует удержанию вкладышей при сборе. Шпил ки 7 заворачивают в нижнюю втулку 9 которая тоже имеет внутренний диаметр, равный диаметру вкладышей 6. Таким образом, гильзы 5 с вкладьш1ами 6 образуют герметичную емкость внутреннего цилиндра. Втулку 9 зара нее совместно с пружинным механизмом перемещения затвора 30 собирают на заборном конусе соосно с ним. Расположив внутренний цилиндр вертикально согласно рабочему положени ограничитель 16 подъема грунта опус кают по направляющим промежуточной гильзы 4 в нижнее положение, а в отверстие 10 заводят выступ-11 рычага 12. Далее, оттянув затвор 30 по направляющим 31 до отказа, заводят собачку 38 за выступ 37 коромысла 36. Затвор находится во взведенном состоянии под действием пру- жин 32. Разместив упорный подшипник 40 в корпусе внешнего конуса 2, устанавливают внутренний цнлигщр, направляя шлицы кольца 23 в пазы внешнего цилиндра 1. Затяжку гайки 26 производят до тех пор, пока не обеспечится плавное и легкое проворачивание внутреннего цилиндра в подшипниках. Переходными втулками (не показаны) соединяют шлицевое кольцо с хвостовиком ручного или машинного бурения, в зависимости от глубины залегания горизонта, на котором производится отбор проб. Устройство работает следующим образом. I Собранное устройство устанавливают вертикально на массив грунта и начинают вращать по часовой стрелке . Вращательный момент через шлицевое кольцо 23 передается внешнему цилиндру 1 со спиралями на боковой поверхности и конусу 2 сНожами 3. Ножи 3, врезаясь в грунт, подрезают его, и он по спиралям поднимается. При этом внутренний цилиндр, установленный в подшипниках 22 и 4G, касаясь зубьями заборного конуса 27 неподвижного массива, не вращается. В результате этого грунт и е.го структура активно подрезаются зубьями двух конусов, а образец правильной цилиндрической формы попадает во внутренний цилиндр. Для уменьшения трения образца грунта о стенки внутреннее отверстие заборного конуса выполнено в виде усеченного конуса, причем различие диаметров в основаниях конуса незначительное и составляет не более 0,5 мм. По мере вырезания пробы устройство погружается в массив грунта, а внутренний цилиндр соответственно заполняется грунтом ненарушенной структуры. После заполнения внутреннего цилиндра образец грунта входит в соприкосновение с ограничителем 16 подъема грунта, который совместно с образцом начинает на подшипниках 17 по направляющим ТВ подниматься. Как только подшкпник на подвижном цилиндре 19 устанавливается напротив отверстия 10, пружина 20 разжимается и выталкивает из отверстия 10 выступ 11 рычага 12 уровня заполнения грунта, который поворачивается вокруг оси 13 и за трос 15 выводит собачку 38 из зацепления с выступом 37 коомысла 36, Затвор под действием 5 пружин 32 входит в прорезь 29 втулки 9, перекрывает отверстие и подача образца грунта прекращается. Наличие подобного затвора устраняет возможность уплотнения образца грунта при полном заполнении заборного устройства. Затвор надежно удерживает грунт во внутреннем цилиндре и препятствует его высыпанию. Лезвие затвора 30 имеет режущую часть,например, в виде ветви параболы и заточено с нижней стороны, поэтому не изменяет структуры образца грунта при отрезании. Устройство вращают против часовой стрелки, когда же оно благодаря спиралям выбурит- , ся до начальной отметки его поднимают и приступают к расчленению отобранной пробы на отдельные образцы. Для этого отсоединяют хвостовик с переходными втулками (не показаны), отвинчивают гайку 36 и извлекают внутренний цилиндр. Во внутреннем цилиндре образец грунта закрыт с обеих сторон. В нижней уасти грунт опирается на затвор 30, в верхней части его прикрывает ограничитель 16 подъема грунта, зафиксированный в отверстии 10. В таком состоянии, если к корпусу внутреннего цилиндра не прикладыват значительных механических воздействий, образец грунта может храниться довольно длительное время, не изменяя своих свойств о Далее из нижней втулки 9 выворачивают шпильки 7 все кроме одной. Зажав промеж точную гильзу 4 и придерживая от поворкотов вторую сверху гильзу 5, верхнюю гил зу 5 вместе с вкладышами 6 поворачи вают вокруг завернутой шпильки 7 на 180. При вьщвижении гильзы происходит подрезание пробы грунта по верхней и ншкней плоскостям. Вместе с вкладьшами 6 проба легко выталкивается из гильзы 5 и помещается в бюксы полевой лаборатории Литвинова ШШ-9. Вернув гиПьзу на прежнее место, сдвигают следу101(ую гильзу 5 с вкладьшами 6, придерживая нижележащую, и там далее, Вклады1пи при от боре образцов мягких грунтов служат для повышения сохранности полученны проб ненарушенной структуры. При по 1 0 орном отборе из массива проб исользуют ToxtbKO другие вкладыши и о для случая, если отбирали пробы ыпучего грунта. Применяя гильзы азной высоты, можно производить отбор образцов грунта ненарушенной структуры разной высоты. Образцы грунта подвергают исследованию для определения физико-механических характеристик (плотности, влажности, пористости, сцепления, угла внутреннего трения, модулей общей деформации, скорости продольных и поперечных волн). Формула изобретения 1.Устройство для отбора проб грунта ненарушенной структуры с различных горизонтов, содержащее внутренний и внешний цилиндры с конусами, в ншкней части которых нарезаны.зубья, причем внутренний цилиндр выполнен в виде набора гильз, отличающееся тем, что, с Целью повышения качества и точности оценки проб грунта за счет сохранения его естественной, структуры, внешний цилиндр выполнен с винтовыми спиралями, нижняя часть которых выполнена в виде ножей, гильзы снаб- . жены установленными внутри них разъемными одинаковыми с ними по высоте вкладышами и стягивающими их шпильками с верхней и нижней втулками, при этом нилсняя втулка снабжена затвором с приводящим его в движение механизмом перемещения, установлена на конце внутреннего цилиндра и выполнена с пазом под затвор, отверстие внутреннего цилиндра выполнено в виде усеченного конуса с большим основанием в верхней части, внутренний цилиндр снабжен ограничителем подъема грунта, кинематически связанным с затвором и установленным на подшипниках в гильзе, выполненной с отверстием под фиксатор ограничителя подъемагрунта. 2, Устройство по П.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что фиксатор ограничителя подъема грунта выполнен в виде.подпружиненного цилиндра с подшипником качения.

35 A-A

3

33

36

6-6

.3

39