本发明涉及一种室内土工试验原状软土取土设备，尤其涉及一种原状软土取土器。
背景技术：
在进行工程建设勘察、设计、施工过程中，总要进行各种各样的室内外甚至原位试验来研究岩土体的工程力学特性，从而为工程建设提供依据。室内试验是获取岩土体物理力学性质重要的途径，而室内试验结果准确与否与取样的好坏直接相关，取得较好的试样是顺利进行室内试验的保证。
软土问题是土力学中一类重要的问题，软土具有含水率高、孔隙比大、强度低、高压缩性等特点，工程性质较差。我国软土分布十分广泛，沿海地区、内陆湖盆地区、河流沿岸地区等均有分布，内陆的一些城市如武汉、昆明等亦有大范围的软土分布区。随着城市建设的发展，深基坑、轨道交通、地下管线等的建设都不可避免的要穿越软土分布区，软土室内试验也在软土分布区的建设过程中大量的开展。
国内外相关领域学者对软土原状土的获取进行了大量的研究，也发明了很多原状软土取样设备，但存在以下问题：
1、直接手动按压取土，设备稳定性较差。
2、设备较为复杂，移动性差，设备适用性较差。
3、切土环刀较为粗糙，切土和将土样从切土环刀中取出都容易对土样造成较大扰动。
软土因其屈服强度低、高压缩性的特点比一般黏土更易变形，取样过程更易受到扰动，对原状软土取土器提出了更高的要求：
1、仪器简洁便携，对一般场地的取样具有较好的适应性；
2、取土器压取土环刀切割土体速度可控且均匀，减少切割土体过程中的扰动和取样过程中软土排水；
3、取土器本身应具有良好的稳定性，切土环刀切入土体过程中取土器不能发生晃动；
4、切土环刀能打开，保证取样完成后将土体从切土环刀中取出不被扰动。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种原状软土取土器。
本发明的实施例提供一种原状软土取土器，包括框架总成、支架、蜗轮蜗杆结构、螺杆、压环刀装置和切土环刀，所述框架总成固定于所述支架上部，所述蜗轮蜗杆结构包括设置于所述框架总成上的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆和所述蜗轮均水平设置，且所述蜗杆和所述蜗轮啮合，所述螺杆竖直设置于所述框架总成上，且所述螺杆贯穿并固定连接所述蜗轮，所述螺杆与所述压环刀装置螺纹连接，所述压环刀装置与所述框架总成活动连接，所述压环刀装置下端可拆卸连接所述切土环刀，所述切土环刀包括两个刀体，所述刀体为半圆形筒体，两所述刀体合拢形成圆筒，且两所述刀体的一合拢母线处设有活页，两所述刀体的一合拢母线处设有卡扣，所述蜗轮蜗杆结构用于驱动所述螺杆旋转，所述螺杆旋转带动所述压环刀装置升降，从而使所述切土环刀升降。
进一步地，所述框架总成包括由上至下间隔设置的顶板、支撑板和底板，所述顶板与所述支撑板之间设有多个立柱，每一所述立柱上端连接所述顶板、下端连接所述支撑板，所述蜗轮蜗杆结构固定于所述顶板和所述支撑板之间，所述支撑板与所述底板之间设有多个支撑柱，每一所述支撑柱上端连接所述支撑板、下端连接所述底板，所述底板固定于所述支架上；
所述压环刀装置包括压板、环刀固定架和多个加压杆，所述压板设置于所述支撑板和所述底板之间，且所述压板被所述支撑柱贯穿且可上下滑动，所述环刀固定架设置于所述底板的下方，每一所述加压杆上端连接所述压板、下端连接所述环刀固定架，所述环刀固定架下部连接所述切土环刀，所述压板上部连接所述螺杆下端，所述螺杆上端贯穿所述支撑板和所述顶板，且所述螺杆上端与所述蜗轮啮合，所述螺杆中部贯穿压板并与所述压板螺纹连接，所述螺杆下端贯穿所述底板。
进一步地，所述螺杆为上端细下端粗的阶梯轴，所述螺杆上端无螺纹、下端设有螺纹，所述螺杆下端与所述压板螺纹连接。
进一步地，所述蜗轮中部设有安装孔，所述安装孔边缘设有卡槽，所述螺杆上端的侧壁设有棱状突起，所述螺杆上端插入所述安装孔且所述棱状突起卡入所述卡槽内。
进一步地，所述顶板下表面设有第一轴承，所述支撑板的上表面设有第二轴承，所述底板的上表面设有第三轴承，所述第一轴承、第二轴承和第三轴承的轴线重合，所述蜗轮固定于所述第一轴承和第二轴承之间，所述螺杆上端穿过所述蜗轮并延伸至所述第一轴承，所述螺杆的阶梯端面抵住所述第二轴承的下表面，所述螺杆下端与所述第三轴承插接。
进一步地，所述支撑板的上表面固定有相对设置的两蜗杆限位叉，所述蜗杆的两端分别贯穿两所述蜗杆限位叉且可转动，所述蜗杆的一端还设有l形把手。
进一步地，所述压板为梭形，所述螺杆贯穿所述压板的中心，所述压板长轴的两端分别被两所述支撑柱贯穿，所述压板短轴的两端分别连接一所述加压杆。
进一步地，所述环刀固定架为十字叉，所述十字叉的下表面设有插槽，所述切土环刀上部插入所述插槽。
进一步地，所述活页包括设置于一所述刀体上的转轴和设置于另一所述刀体上的两转动槽，所述转轴的两端分别插入两所述转动槽内，所述卡扣包括设置于一所述刀体上的卡凸和设置于另一所述刀体上的凹槽，所述卡凸和所述凹槽卡合。
进一步地，所述刀体下端设有楔形刀刃。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种原状软土取土器，采用蜗轮蜗杆结构加压，能够自主调节加压速率且加压过程用力较为均匀，有效减小了环刀切割土体过程的排水；切土环刀切入土体后反向转动把蜗杆将切土环刀与环刀固定架分离，将新的切土环刀固定到环刀固定加上开始下次取样，取样连续且效率高；切土环刀采用活页、卡扣连接，取样完成后可打开卡扣取出土体，便于取出土样，有效避免从传统闭合切土环刀中取出土样过程中对原状土体的破坏。
附图说明
图1是本发明原状软土取土器总体结构示意图；
图2是图1中框架总成a的示意图；
图3是图1中蜗轮蜗杆结构b示意图；
图4是图1中螺杆d的示意图。
图5是图1中压环刀装置c的示意图；
图6是图1中切土环刀e的示意图；
图7是图6中活页21的局部放大示意图；
图8是图6中卡扣22的局部放大示意图；
图9是图1中支架f的示意图。
上述图中：a-框架总成、b-蜗轮蜗杆结构、c-压环刀装置、d-螺杆、e-切土环刀、f-支架、1-顶板、2-第一轴承、3-第一螺母、4-立柱、5-支撑板、6-第二轴承、7-蜗杆限位叉、8-第二螺母、9-支撑柱、10-底板、11-第三轴承、12-蜗轮、13-蜗杆、14-把手、15-棱状突起、16-螺纹、17-压板、18-加压杆、19-环刀固定架、20-刀体、21-活页、22-卡扣、23-刀刃、24-转轴、25-转动槽、26-卡凸、27-凹槽、28-上方圈、29-支撑腿、30-下方圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种原状软土取土器，包括框架总成a、支架f、蜗轮蜗杆结构b、螺杆d、压环刀装置c和切土环刀e。
请参考图2，所述框架总成a固定于所述支架f上部，具体的，所述框架总成a包括由上至下间隔设置的顶板1、支撑板5和底板10，所述顶板1与所述支撑板5之间设有多个立柱4，每一所述立柱4上端垂直连接所述顶板1、下端垂直连接所述支撑板5，本实施例中所述立柱4的数量为四个，每一所述立柱4下端焊接固定于所述支撑板5上表面，所述顶板1上焊接有四个成矩形排列的第一螺母3，每一所述立柱4上端与所述第一螺母3螺纹连接。所述支撑板5与所述底板10之间设有多个支撑柱9，每一所述支撑柱9上端连接所述支撑板5、下端连接所述底板10，本实施例中所述支撑柱9的数量为两个，每一所述支撑柱9下端焊接固定于所述底板10上，所述支撑板5上焊接有两第二螺母8，两第二螺母8设置于所述支撑板5相对设置的两边上。所述底板10焊接固定于所述支架f上，所述支架f将所述框架总成a撑起。
请参考图1和3，所述蜗轮蜗杆结构b固定于所述顶板1和所述支撑板5之间，所述蜗轮蜗杆结构b包括设置于所述框架总成a上的蜗轮12和蜗杆13，所述蜗杆13和所述蜗轮12均水平设置，且所述蜗杆13和所述蜗轮12啮合。
具体的，所述支撑板5的上表面固定有相对设置的两蜗杆限位叉7，所述蜗杆13的两端分别贯穿两所述蜗杆限位叉7且可转动，所述蜗杆13的一端还设有l形把手14。所述顶板1下表面设有第一轴承2，所述支撑板5的上表面设有第二轴承6，所述底板10的上表面设有第三轴承11，所述第一轴承2、第二轴承6和第三轴承11的轴线重合，所述蜗轮12固定于所述第一轴承2和第二轴承6之间，并与所述蜗杆13啮合。
请参考图1、3和4，所述螺杆d竖直设置于所述框架总成a上，且所述螺杆d贯穿并固定连接所述蜗轮12。所述螺杆d为上端细下端粗的阶梯轴，所述螺杆d上端无螺纹、下端设有螺纹16。所述螺杆d上端穿过所述蜗轮12并延伸至所述第一轴承2，所述螺杆d的阶梯端面抵住所述第二轴承6的下表面，所述螺杆d下端与所述第三轴承11插接，从而限制所述螺杆d的上下运动，使所述螺杆d仅能转动。
关于所述蜗轮12和所述螺杆d的连接方式可以有多种，仅需满足所述蜗轮12与所述螺杆d同步转动即可，本实施例中所述蜗轮12中部设有安装孔，所述安装孔边缘设有卡槽，所述螺杆d上端的侧壁设有棱状突起15，所述螺杆d上端插入所述安装孔且所述棱状突起15卡入所述卡槽内。
请参考图1和5，所述压环刀装置c与所述框架总成a活动连接，所述压环刀装置c包括压板17、环刀固定架19和多个加压杆18，所述压板17为梭形，所述压板17设置于所述支撑板5和所述底板10之间，所述螺杆d贯穿所述压板17的中心，并与所述压板17螺纹连接。且所述压板17长轴的两端分别被两所述支撑柱9贯穿。
本实施例中所述加压杆18的数量为两个，这里所述压板17短轴的两端分别连接一所述加压杆18，每一所述加压杆18的下端连接所述环刀固定架19，所述环刀固定架19设置于所述底板10的下方，所述环刀固定架19为十字叉，所述十字叉的下表面设有插槽，所述切土环刀e上部插入所述插槽。
请参考图1、6、7和8，所述切土环刀e包括两个刀体20，所述刀体20为半圆形筒体，所述刀体20下端可以设置楔形刀刃23，便于取土。两所述刀体20合拢形成圆筒，且两所述刀体20的一合拢母线处设有活页21，两所述刀体20的一合拢母线处设有卡扣22。这里所述活页21包括设置于一所述刀体20上的转轴24和设置于另一所述刀体上的两转动槽25，所述转轴24的两端分别插入两所述转动槽25内，所述卡扣22包括设置于一所述刀体20上的卡凸26和设置于另一所述刀体20上的凹槽27，所述卡凸26和所述凹槽27卡合。
请参考图1和9，所述支架f的作用是支撑所述框架总成a，为所述切土环刀e上下升降提供空间，可以有多种形式，可以不做限定。本实施例中所述的支架f包括上方圈28、支撑腿29和下方圈30，所述的上方圈28和所述下方圈30都是由合金焊接的闭合四方圈，所述上方圈28和所述下方圈30通过所述支撑腿29连接在一起；所述上方圈28和所述下方圈30平行，且四边一一对应。所述支撑腿29共有四个，为圆柱形合金柱，每一所述支撑腿29上端焊接在所述上方圈28的一个顶点处、下端焊接在所述下方圈30的一个顶点处。所述底板10焊接固定于所述上方圈28上，且所述切土环刀e设置于所述上方圈28和所述下方圈30之间。
本发明的原状软土取土器，其工作过程是：
1、取样前先将软图上部覆盖土体去除并平整场地。
2、将原状软土取土器放置到平整好的场地上，反方向摇动把手14，所述蜗轮蜗杆结构b驱动所述螺杆d旋转，所述螺杆d旋转带动所述压环刀装置c上升，将所述压环刀装置c旋到所述螺杆d的最高位置，在所述切土环刀e内壁均匀涂抹凡士林后将切土环刀e的卡扣22闭合,夹持到环刀固定架19的插槽中固定切土环刀e。
3、正向匀速摇动把手14，所述蜗轮蜗杆结构b驱动所述螺杆d旋转，所述螺杆d旋转带动所述压环刀装置c下降，将切土环刀e以较慢的速度均匀的压入土体中，反方向摇动把手14，使得环刀固定架19与切土环刀e分离。
4、用土刀将切土环刀e从土体中取出并切取切土环刀e上多余的土体。
5、打开切土环刀e的卡扣22打开切土环刀e将取得的软土样取出并用pvc薄膜包裹严密完成取样过程。
本发明的原状软土取土体结构紧凑，体型适中，方便携带并能够使用多种一般性场地的原状土取样工作；本取土器具有较好的适用性，不仅能够取软土样对于一般性黏土取样依然适用；本取土器能够实现切土环刀e和取土体的分离，从而进行连续取样，大大提高了取样的效率；本取土器切土环刀采用了活页卡扣结构，有效避免了从切土环刀中取出土样过程对土样的二次扰动。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种原状软土取土器，其特征在于：包括框架总成、支架、蜗轮蜗杆结构、螺杆、压环刀装置和切土环刀，所述框架总成固定于所述支架上部，所述蜗轮蜗杆结构包括设置于所述框架总成上的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆和所述蜗轮均水平设置，且所述蜗杆和所述蜗轮啮合，所述螺杆竖直设置于所述框架总成上，且所述螺杆贯穿并固定连接所述蜗轮，所述螺杆与所述压环刀装置螺纹连接，所述压环刀装置与所述框架总成活动连接，所述压环刀装置下端可拆卸连接所述切土环刀，所述切土环刀包括两个刀体，所述刀体为半圆形筒体，两所述刀体合拢形成圆筒，且两所述刀体的一合拢母线处设有活页，两所述刀体的一合拢母线处设有卡扣，所述蜗轮蜗杆结构用于驱动所述螺杆旋转，所述螺杆旋转带动所述压环刀装置升降，从而使所述切土环刀升降。
2.如权利要求1所述的一种原状软土取土器，其特征在于：所述框架总成包括由上至下间隔设置的顶板、支撑板和底板，所述顶板与所述支撑板之间设有多个立柱，每一所述立柱上端连接所述顶板、下端连接所述支撑板，所述蜗轮蜗杆结构固定于所述顶板和所述支撑板之间，所述支撑板与所述底板之间设有多个支撑柱，每一所述支撑柱上端连接所述支撑板、下端连接所述底板，所述底板固定于所述支架上；
所述压环刀装置包括压板、环刀固定架和多个加压杆，所述压板设置于所述支撑板和所述底板之间，且所述压板被所述支撑柱贯穿且可上下滑动，所述环刀固定架设置于所述底板的下方，每一所述加压杆上端连接所述压板、下端连接所述环刀固定架，所述环刀固定架下部连接所述切土环刀，所述压板上部连接所述螺杆下端，所述螺杆上端贯穿所述支撑板和所述顶板，且所述螺杆上端与所述蜗轮啮合，所述螺杆中部贯穿压板并与所述压板螺纹连接，所述螺杆下端贯穿所述底板。
3.如权利要求2所述的一种原状软土取土器，其特征在于：所述螺杆为上端细下端粗的阶梯轴，所述螺杆上端无螺纹、下端设有螺纹，所述螺杆下端与所述压板螺纹连接。
4.如权利要求3所述的一种原状软土取土器，其特征在于：所述蜗轮中部设有安装孔，所述安装孔边缘设有卡槽，所述螺杆上端的侧壁设有棱状突起，所述螺杆上端插入所述安装孔且所述棱状突起卡入所述卡槽内。
5.如权利要求3所述的一种原状软土取土器，其特征在于：所述顶板下表面设有第一轴承，所述支撑板的上表面设有第二轴承，所述底板的上表面设有第三轴承，所述第一轴承、第二轴承和第三轴承的轴线重合，所述蜗轮固定于所述第一轴承和第二轴承之间，所述螺杆上端穿过所述蜗轮并延伸至所述第一轴承，所述螺杆的阶梯端面抵住所述第二轴承的下表面，所述螺杆下端与所述第三轴承插接。
6.如权利要求3所述的一种原状软土取土器，其特征在于：所述支撑板的上表面固定有相对设置的两蜗杆限位叉，所述蜗杆的两端分别贯穿两所述蜗杆限位叉且可转动，所述蜗杆的一端还设有l形把手。
7.如权利要求3所述的一种原状软土取土器，其特征在于：所述压板为梭形，所述螺杆贯穿所述压板的中心，所述压板长轴的两端分别被两所述支撑柱贯穿，所述压板短轴的两端分别连接一所述加压杆。
8.如权利要求3所述的一种原状软土取土器，其特征在于：所述环刀固定架为十字叉，所述十字叉的下表面设有插槽，所述切土环刀上部插入所述插槽。
9.如权利要求1所述的一种原状软土取土器，其特征在于：所述活页包括设置于一所述刀体上的转轴和设置于另一所述刀体上的两转动槽，所述转轴的两端分别插入两所述转动槽内，所述卡扣包括设置于一所述刀体上的卡凸和设置于另一所述刀体上的凹槽，所述卡凸和所述凹槽卡合。
10.如权利要求1所述的一种原状软土取土器，其特征在于：所述刀体下端设有楔形刀刃。
技术总结