【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及黏土加固領域，特別是涉及一種原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置及方法。
技術介紹
1、由于黏土的透水性差、易于膨脹和收縮等特性，在工程設計和施工中需要特別注意其力學性能和穩定性。目前對黏土的處理方式有換填法、強夯法、振沖法、水泥土攪拌法等，這些方法對環境和區域內的生態會造成一定程度的破壞。
2、micp技術，即生物誘導碳酸鈣沉淀，是一種利用微生物活動在土壤中生成碳酸鈣沉淀的技術。該技術通過微生物的代謝活動，特別是尿素水解作用，產生碳酸鈣沉淀，從而增強土壤的強度和穩定性。大量有關micp技術的研究均在砂土方面的應用，近年來micp技術逐漸轉向黏土方面的研究并得到了較好的反響。由于黏土的特性大部分關于micp技術的研究均停留在室內試驗研究層面，然而為了實現粘性土的加固，一般對土體進行重塑制樣，完全破壞了粘性土的結構，試驗結果很難準確評估原位土體的加固效果，從而制約了micp加固粘性土技術在工程中的應用和推廣。
3、因此，如何減少對土體結構擾動并實現有壓注液加固成為目前亟需解決的問題。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置及方法，采用加固筒的設計，使得取樣、micp加固、制樣過程中，土樣始終處于加固筒中，極大的避免了試驗過程中土體結構的擾動。
2、本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置，包括：
3、加固筒，具有
4、鏟刀，包括頂側和底側皆開口的鏟刀筒、位于鏟刀筒頂側的上蓋；所述鏟刀筒包括第二筒體、設置于第二筒體底側的鏟刀頭；所述鏟刀用于通過第二筒體安裝所述加固筒，與加固筒共同組成取樣機構；
5、環形刀，用于鏟刀、加固筒配合，切割土樣；
6、多個注液針組件，其進液端通過軟管與注液泵連接，所述注液針組件用于與加固筒的注液孔連接，與加固筒共同組成micp加固機構；
7、取芯器，包括第三筒體、取芯刀筒；所述第三筒體頂側封閉，底側開口；所述取芯刀筒的頂側與第三筒體內側的頂壁連接；所述取芯器用于通過取芯刀筒插入倒置的加固筒內，與加固筒共同組成制樣機構。
8、進一步的，所述加固筒的第一筒體從上至下分為三段，包括第一筒體上段、第一筒體中段、第一筒體下段；在制樣過程中，所述第一筒體上段與第一筒體中段分開形成供環形刀穿插的間隙，用于供環形刀緊貼于第一筒體中段的頂側穿插進行土樣的切割；所述第一筒體下段與第一筒體中段分開形成供環形刀進入的間隙，用于供環形刀緊貼于第一筒體中段的底側穿插進行土樣的切割。
9、進一步的，所述加固筒還包括滑軌，所述滑軌包括t型滑槽；所述加固筒的外壁設置有與t型滑槽配合的t型滑道；所述第二筒體的內壁設置有與滑軌對應的第一滑槽，用于加固筒與鏟刀筒在周向上的定位；所述取芯筒的內壁設置有與滑軌對應的第二滑槽，用于加固筒與取芯筒在周向上的定位。
10、進一步的，所述第一筒體上段、第一筒體下段的t型滑道內開設有通槽，所述t型滑槽在與兩個通槽對應的位置分別設置有彈簧銷，所述第一筒體上段的通槽與滑軌位于上側的彈簧銷配合，用于對第一筒體上段相對于第一筒體中段向上移動的上限位，進而控制第一筒體上段與第一筒體中段分開的間隙；所述第一筒體下段的通槽與滑軌位于下側的彈簧銷配合，用于對第一筒體下段相對于第一筒體中段向下移動的下限位，進而控制第一筒體下段與第一筒體中段分開的間隙。
11、進一步的，所述t型滑道設置有豎向分布的多個凸起半球體；所述滑軌的t型滑槽在對應的位置設置有半球凹槽，用于增加第一筒體上段、第一筒體中段、第一筒體下段相對位移的阻力。
12、進一步的，所述鏟刀的第二筒體的內壁在靠近底側的位置設置有臺階部，用于使加固筒從頂側裝入第二筒體時，對加固筒進行限位；所述第二筒體的側面橫向貫穿有切割槽，所述切割槽的位置與臺階部的頂面對應，用于供環形刀緊貼于加固筒的底側穿插進行土樣的切割。
13、進一步的，所述鏟刀的上蓋與鏟刀筒螺紋連接；所述上蓋的頂側還設置有握柄；上蓋與鏟刀筒之間還設置有膠圈。
14、進一步的，所述注液針組件包括連接器、注液管和填充內芯；所述連接器包括內螺紋套、設置于內螺紋套前端的外螺紋套；所述注液孔為螺紋孔；所述連接器通過外螺紋套與注液孔螺紋連接；所述注液管包括管身、位于管身前端的注液頭，管身的前段設置有與內螺紋套匹配的外螺紋部，管身的后段設置有刻度線；所述填充內芯包括與注液管的管身內側匹配的內芯本體、位于內芯本體前端的與注液管的注液頭內側匹配的內芯頭，所述內芯頭的前端穿過注液頭并露出于注液頭。
15、進一步的，取芯器的取芯刀筒由三瓣分刀體周向圍繞組成筒狀結構；所述取芯刀筒的側面在靠近底端的區域還設置有套箍；所述第三筒體內側的頂壁設置有環槽；所述取芯刀筒的頂端插于環槽中。
16、一種原狀土取樣-micp加固-制樣方法，采用上述的原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置，具體按以下步驟進行：
17、s1、將加固筒裝入鏟刀內，組裝成取樣機構，在目標取土區域，下壓取樣機構，使取樣機構進入至土體內，再將取樣機構取出，通過環形刀進行切割，得到裝有土樣的加固筒；
18、s2、將步驟s1得到的加固筒放置于透水石上，在加固筒的注液孔上安裝注液針組件，再將注液針組件通過軟管與注液泵連接，組裝成micp加固機構；對加固筒內的土樣進行注液，進行micp加固操作；
19、s3、經步驟s2的加固操作后，拉動第一筒體上段和第一筒體下段，使第一筒體上段與第一筒體中段之間、第一筒體下段與第一筒體中段之間形成間隙，通過間隙利用環形刀對加固筒內的土樣進行切割；將加固筒倒置，利用取芯器從上向下扣于加固筒上，按壓取芯器，再取出取芯器，取出取芯刀筒內的中間段的土樣，即完成原狀土的制樣。
20、本專利技術的優點：本專利技術的一種原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置及方法，采用加固筒的設計，使得取樣、micp加固、制樣過程中，土樣始終處于加固筒中，極大的避免了試驗過程中土體結構的擾動。
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1.一種原狀土取樣-MICP加固-制樣一體化裝置，其特征在于：該裝置包括：
2.根據權利要求1所述的一種原狀土取樣-MICP加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述加固筒(1)的第一筒體從上至下分為三段，包括第一筒體上段(11)、第一筒體中段(12)、第一筒體下段(13)；在制樣過程中，所述第一筒體上段(11)與第一筒體中段(12)分開形成供環形刀(3)穿插的間隙，用于供環形刀(3)緊貼于第一筒體中段(12)的頂側穿插進行土樣的切割；所述第一筒體下段(13)與第一筒體中段(12)分開形成供環形刀(3)進入的間隙，用于供環形刀(3)緊貼于第一筒體中段(12)的底側穿插進行土樣的切割。
3.根據權利要求2所述的一種原狀土取樣-MICP加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述加固筒(1)還包括滑軌(14)，所述滑軌(14)包括T型滑槽；所述加固筒(1)的外壁設置有與T型滑槽配合的T型滑道(15)；所述第二筒體(211)的內壁設置有與滑軌(14)對應的第一滑槽(214)，用于加固筒(1)與鏟刀筒(21)在周向上的定位；所述取芯筒(5)的內壁設置有與滑軌(14)對應的第
4.根據權利要求3所述的一種原狀土取樣-MICP加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述第一筒體上段(11)、第一筒體下段(13)的T型滑道(15)內開設有通槽(16)，所述T型滑槽在與兩個通槽(16)對應的位置分別設置有彈簧銷(18)，所述第一筒體上段(11)的通槽(16)與滑軌(14)位于上側的彈簧銷(18)配合，用于對第一筒體上段(11)相對于第一筒體中段(12)向上移動的上限位，進而控制第一筒體上段(11)與第一筒體中段(12)分開的間隙；所述第一筒體下段(13)的通槽(16)與滑軌(14)位于下側的彈簧銷(18)配合，用于對第一筒體下段(13)相對于第一筒體中段(12)向下移動的下限位，進而控制第一筒體下段(13)與第一筒體中段(12)分開的間隙。
5.根據權利要求3所述的一種原狀土取樣-MICP加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述T型滑道(15)設置有豎向分布的多個凸起半球體(17)；所述滑軌(14)的T型滑槽在對應的位置設置有半球凹槽(19)，用于增加第一筒體上段(11)、第一筒體中段(12)、第一筒體下段(13)相對位移的阻力。
6.根據權利要求2-5中任意一項所述的一種原狀土取樣-MICP加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述鏟刀(2)的第二筒體(211)的內壁在靠近底側的位置設置有臺階部(213)，用于使加固筒(1)從頂側裝入第二筒體(211)時，對加固筒進行限位；所述第二筒體(211)的側面橫向貫穿有切割槽(215)，所述切割槽(215)的位置與臺階部(213)的頂面對應，用于供環形刀(3)緊貼于加固筒(1)的底側穿插進行土樣的切割。
7.根據權利要求2-5中任意一項所述的一種原狀土取樣-MICP加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述鏟刀(2)的上蓋(22)與鏟刀筒(21)螺紋連接；所述上蓋(22)的頂側還設置有握柄(23)；上蓋(22)與鏟刀筒(21)之間還設置有膠圈(24)。
8.根據權利要求2-5中任意一項所述的一種原狀土取樣-MICP加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述注液針組件(4)包括連接器(41)、注液管(42)和填充內芯(43)；所述連接器(41)包括內螺紋套(411)、設置于內螺紋套(411)前端的外螺紋套(412)；所述注液孔為螺紋孔；所述連接器(41)通過外螺紋套(412)與注液孔螺紋連接；所述注液管(42)包括管身(421)、位于管身(421)前端的注液頭(422)，管身(421)的前段設置有與內螺紋套(411)匹配的外螺紋部，管身(421)的后段設置有刻度線(423)；所述填充內芯(43)包括與注液管(42)的管身(421)內側匹配的內芯本體(431)、位于內芯本體(431)前端的與注液管(42)的注液頭(422)內側匹配的內芯頭(432)，所述內芯頭(432)的前端穿過注液頭(422)并露出于注液頭(422)。
9.根據權利要求2-5中任意一項所述的一種原狀土取樣-MICP加固-制樣一體化裝置，其特征在于：取芯器(5)的取芯刀筒(52)由三瓣分刀體(521)周向圍繞組成筒狀結構；所述取芯刀筒(52)的側面在靠近底端的區域還設置有套箍(522)；所述第三筒體(51)內側的頂壁設置有環槽(512)；所述取芯刀筒(52)的頂端插于環槽(512)中。
10.一種原狀土取樣-MICP加固-制樣方法，其特征在于：采用如權利要求2-9中任意一項所述的一種原狀土取...
【技術特征摘要】
1.一種原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置，其特征在于：該裝置包括：
2.根據權利要求1所述的一種原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述加固筒(1)的第一筒體從上至下分為三段，包括第一筒體上段(11)、第一筒體中段(12)、第一筒體下段(13)；在制樣過程中，所述第一筒體上段(11)與第一筒體中段(12)分開形成供環形刀(3)穿插的間隙，用于供環形刀(3)緊貼于第一筒體中段(12)的頂側穿插進行土樣的切割；所述第一筒體下段(13)與第一筒體中段(12)分開形成供環形刀(3)進入的間隙，用于供環形刀(3)緊貼于第一筒體中段(12)的底側穿插進行土樣的切割。
3.根據權利要求2所述的一種原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述加固筒(1)還包括滑軌(14)，所述滑軌(14)包括t型滑槽；所述加固筒(1)的外壁設置有與t型滑槽配合的t型滑道(15)；所述第二筒體(211)的內壁設置有與滑軌(14)對應的第一滑槽(214)，用于加固筒(1)與鏟刀筒(21)在周向上的定位；所述取芯筒(5)的內壁設置有與滑軌(14)對應的第二滑槽(511)，用于加固筒(1)與取芯筒(5)在周向上的定位。
4.根據權利要求3所述的一種原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述第一筒體上段(11)、第一筒體下段(13)的t型滑道(15)內開設有通槽(16)，所述t型滑槽在與兩個通槽(16)對應的位置分別設置有彈簧銷(18)，所述第一筒體上段(11)的通槽(16)與滑軌(14)位于上側的彈簧銷(18)配合，用于對第一筒體上段(11)相對于第一筒體中段(12)向上移動的上限位，進而控制第一筒體上段(11)與第一筒體中段(12)分開的間隙；所述第一筒體下段(13)的通槽(16)與滑軌(14)位于下側的彈簧銷(18)配合，用于對第一筒體下段(13)相對于第一筒體中段(12)向下移動的下限位，進而控制第一筒體下段(13)與第一筒體中段(12)分開的間隙。
5.根據權利要求3所述的一種原狀土取樣-micp加固-制樣一體化裝置，其特征在于：所述t型滑道(15)設置有豎向分布的多個凸起半球體(17)；所述滑軌(14)的t型滑槽在對應的位置設置有半球凹槽(19)，用于增加第一筒體上段(11)、第一筒體中段(12)、第一筒體下段(13...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇永輝，裴海瑜，王漢瑋，張友良，崔潔，
申請(專利權)人：海南省水利電力集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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