Устройство для отбора проб грунта ненарушенной структуры с различных горизонтов

(51)4 С 01 И 1/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТБОРА ПРОБТРУКТУРЫ С РАЗГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 555317, кл. С 01 И 1/04, 1974.Авторское свидетельство СССРУ 1096519, кл. С 01 Б 1/04, 1982Авторское свидетельство СССРР 1032347, кл. С 01 И 1/04, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРУНТА НЕНАРУШЕННОЙ СЛИЧНЫХ ГОРИЗОНТОВ(57) Изобретение относится к устройствам для отбора проб грунта ненарушенной структуры с различных горизонтов, может быть использовано вразличных отраслях промышленности ипозволяет повысить качество и точность оценки проб за счет сохране.;ияестественной структуры грунта. Уст1264030 1 О ройство содержит внешний 1 и внутренний цилиндры (Ц) с конусами 2, внижней части которых нарезаны зубья.Внутренний Ц выполнен в виде наборагильз 4,5, внутри которых находятсявкладыши в виде двух полуколец,скрепленных между собой шпилькамипосредством верхней и нижней втулок(В) 8 и 9. В 9 снабжена затвором сприводящей его в движение пружиной,установлена на конце внутреннего Ци выполнена с пазом под затвор. Отверстие внутреннего Ц выполнено в 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.3 - разрез Б-Б на фиг.2 (принцип удержания затвора во взведенном состоянии), на фиг.4 - внутренний цилиндр; на Фиг.5- разрез В-В на фиг.1 (устройство работы ограничителя подъема грунта). Элементом устройства является внешний цилиндр 1 со спиралями, имею- щий 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 б в виде двух полуколец, скрепленных между собой 25 ЗО 35 виде усеченного конуса с большимоснованием в верхней части, Внутренний Ц снабжен ограничителем 16 подьема грунта, кинематически связаннымс затвором и установленным на подшипниках 22 в гильзе, имеющей отверстие под фиксатор ограничителя16, выполненный в виде подпружиненного цилиндра с подшипником качения.С помощью режущих ножей 3 грунт подается к боковой поверхности внешнего Ц 1 и по его спирали выводитсянаружу. 1 з,п. Ф-лы,5 ил,2шпильками 7 посредством верхней и нижней втулок 8 и 9, Промежуточная гильза 4 с внутренним диаметром, равным диаметру вкладышей б, имеет отверстие 10 под выступ 11 рычага 12 уровня заполнения грунта, установленного на оси 13 держателя 14, соединенного с тросом 15 и закрепленного на этой же гильзе. Внутри гильзы 4 размещен ограничитель 16 подъема грунта на подшипчиках 17, которыеперемещаются по направляющим 18,причем один из подшипников установлен на подвижном цилиндре 19 с фиксированным выходом и прижимается кнаправляющей внутреннего цилиндрапружиной 20, усилие поджатия которой регулируется пробкой 21, Внутренний цилиндр в верхней части цент рируется подшипником 22, установленным в шлицевом кольце 23. Подший-,ник поджимается гайкой 24. Шлицевоекольцо имеет отверстия 25, которые .служат для закрепления хвостовиковручного и машинного бурения (не показаны), а гайка 26 предназначенадля регулировки работы подшипника. Нижняя втулка 9 соосно соединена с основанием заборного конуса 27болтами 28 и имеет паз 29, в который заходит затвор 30, движущийсяпо направляющим 31 под действиемпружин 32. Пружины одним концом крепятся на кронштейне 33, соединенным с основанием заборного конуса27, винтами 34, 1264030Кронштейн имеет пазы 35 для регулировки натяжения пружин 32. Другим концом пружины закрепляются на коромысле 36, жестко связанном с затвором 30 и имеющем в централь ной части выступ 37 под собачку 38. Собачка, связанная.с заборным конусом осью 39, соединена тросом 15 с рычагом 12 уровня заполнения грунта.Собачка 38, трос 15 и рычаг 12 уровня заполнения грунта образуют кинематическую связь между затвором и ограничителем подъема грунта,Между заборным 27 и внешним 2 конусами 15 установлен упорный подшипник 40.Зазор между конусами в нижней части выбирается порядка 0,5 мм на сторону.Сборку устройства производят в следующем порядке. 20Собирают внутренний цилиндр.Дляэтого на верхнюю втулку 8 одеваютшлицевое кольцо 23 в сборе с радиальным подшипником 22 и поджимаютгайкой 24. Через верхнюю втулку 8пропускают шпильки 7 и очередностьюсверху вниз на шпильках собираютгильзы внутреннего цилиндра. Сначала одевают промежуточную гильзу 4,в направляющие которой устанавливают ограничитель 6 подъема грунта, а затем гильзы 5 с вкладышами 6в виде двух полуколец, Равенствовнутренних диаметров промежуточнойгильзы 4 и вкладышей 6 способствует 35удержанию вкладышей при сборе. Шпильки 7 заворачивают в нижнюю втулку 9,которая тоже имеет внутренний диаметр, равный диаметру вкладышей 6.Таким образом, гильзы 5 с вкладьппами 6 образуют герметичную емкостьвнутреннего цилиндра. Втулку 9 заранее совместно с пружинным механизмом перемещения затвора 30 собираютна заборном конусе соосно с ним. 45Расположив внутренний цилиндр вертикально согласно рабочему положению,ограничитель 16 подъема грунта опускают по направляющим промежуточнойгильзы 4 в нижнее положение, а в 5 Оотверстие 10 заводят выступ 11 рычага 12. Далее, оттянув затвор 30по направляющим 31 до отказа, заводят собачку 38 за выступ 37 коромысла 36, Затвор находится во взведенном состоянии под действием пружин 32. Разместив упорный подшипник40 в корпусе внешнего конуса 2,устанавливают внутренний цилиндр,направляя шлицы кольца 23 в пазывнешнего цилиндра 1, Затяжку гайки26 производят до тех пор, пока необеспечится плавное и легкое проворачивание внутреннего цилиндра вподшипниках.Переходными втулками (не показаны) соединяют шлицевое кольцо схвостовиком ручного или машинногобурения, в зависимости от глубинызалегания горизонта, на котором производится отбор пробУстройство работает следующимобразом.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 с ножами 3. Ножи 3, врезаясь в грунт, подрезают его, и он по спиралям поднимается. При этом внутренний цилиндр, установленный в подшипниках 22 и 40, касаясь зубьями заборного конуса 27 неподвижного массива, не вращается. В результате этого грунт и .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 18 подниматься. Как только подпппник на подвижном цилиндре 19 устанавливается напротив отверстия 10, пружина 20 разжимается и выталкивает из отверстия 10 выступ 11 рычага 12 уровня заполнения грунта, которык поворачивается вокруг оси 13 и за трос 15 выводит собачку 38 из зацепления с выступом 37 коромысла 36. Затвор под действием1264030 торном отборе из массива проб используют только другие вкладыши ито для случая, если отбирали пробысыпучего грунта. Применяя гильзыразной высоты, можно производить отбор образцов грунта ненарушеннойструктуры разной высоты. Образцыгрунта подвергают исследованию дляопределения физико-механических ха 10 рактеристик (плотности, влажности,пористости, сцепления, угла внутреннего трения, модулей общей деформации, скорости продольных и поперечных волн),5пружин 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, когца. 15 же оно благодаря спиралям выбурит- . ся до начальной отметки его поднимают и приступают к расчленению отобранной пробы на отдельные образцы. Для этого отсоединяют хвостовик 20 с переходными втулками (не показаны), отвинчивают гайку 36 и извлекают внутренний цилиндр. Во внутреннем цилиндре образец грунта закрытос обеих сторон. В нижней расти грунт 25 опирается на затвор 30, в верхней части его прикрывает ограничитель 16 подъема грунта, зафиксированный в отверстии 10.вВ таком состоянии, если к корпусу ЗО внутреннего цилиндра не прик .адывать значительных механических воздействий, образец гручта может храниться довольно длительное время, не изменяя своих свойств, Далее из нижней 35 втулки 9 выворачивают шпильки 7 все, кроме одной. Зажав промежуточную гильзу 4 и придерживая от поворотов вторую сверху гильзу 5, верхнюю гильзу 5 вместе с вкладышами 6 поворачи- о вают вокруг завернутой шпильки 7 на 180 . При выдвижении гильзы происходит подрезание пробы грунта по верхней и нижней плоскостям. Вместе с вкладышами 6 проба легко выталкивается из гильзы 5 и помещается в бюксы полевой лаборатории Литвинова ПЛЛ. Вернув гкпьзу на прежнее место, сдвигают следующую гильзу 5 с вкладышами 6, придерживая нижележащую, и там далее. Вкладыши при отборе образцов мягких грунтов служат для повышения сохранности полученных проб ненарушенной структуры, При пов. Формула изобретения 1.Устройство для отбора проб грунта ненарушенной структуры с различных горизонтов, содержащее внутренний и внешний цилиндры с конусами, в нижней части которых нарезаны зубья, причем внутренний цилиндр выполнен в виде набора гильз, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества и точ. - ности оценки проб грунта за счет сохранения его естественной структуры, внешний цилиндр выполнен с винтовыми спиралями, нижняя часть которых выполнена ввиде ножей, гильзы снаб- . жены установленными внутри них разьемными одинаковыми с ними по высоте вкладышами и стягивающими их шпильками с верхней и нижней втулками, при этом нижняя 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.1264030 Составитель Л. ГоряйноваТехред М.Ходанич Корректор Е. Рошко Редактор Н. Киштулинец Заказ 5552/42 Тираж 778 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная,4