阅读说明：本技术 一种基于蜡封法的原状土试样密封装置及其密封方法 (Undisturbed soil sample sealing device based on wax sealing method and sealing method thereof ) 是由 梁越 孙志伟 张茂省 孙萍萍 夏日风 张宏杰 邓智中 薛强 于 2020-02-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于蜡封法的原状土试样密封装置及其密封方法,涉及土样采集技术领域。一种基于蜡封法的原状土试样密封装置,包括土样放置器、圆形镂空隔板、内管套筒和长颈漏斗。土样放置器由两层材质构成,土样放置器内设置有若干内管套筒和若干圆形镂空隔板,将原状土试样放入若干内管套筒内,采用长颈漏斗向土样放置器注入液态石蜡,对原状土试样进行浇筑密封。本发明具有对不规则土样密封性更高、对不易成型的土样保护性更强、与密封装置内壁贴合更紧密等优点,解决了现有的土样密封装置存在的密封性差、防护性能低、对土样尺寸要求高、每种规格适用土样尺寸单一等问题。(The invention discloses an undisturbed soil sample sealing device based on a wax sealing method and a sealing method thereof, and relates to the technical field of soil sample collection. The utility model provides a raw soil sample sealing device based on wax sealing method, includes soil sample placer, circular fretwork baffle, inner tube sleeve and long neck funnel. Soil sample placer comprises two-layer material, is provided with a plurality of inner tube sleeves and a plurality of circular fretwork baffle in the soil sample placer, puts into a plurality of inner tube sleeves with original state soil sample, adopts the long neck funnel to pour into liquid paraffin into soil sample placer, pours sealed to original state soil sample. The invention has the advantages of higher sealing performance to irregular soil samples, stronger protection performance to soil samples which are not easy to form, more tight fit with the inner wall of the sealing device and the like, and solves the problems of poor sealing performance, low protective performance, high requirement on the size of the soil samples, single size of the soil samples suitable for each specification and the like of the existing soil sample sealing device.)

一种基于蜡封法的原状土试样密封装置及其密封方法

技术领域

本发明涉及土样采集技术领域，具体涉及一种基于蜡封法的原状土试样密封装置及其密封方法。

背景技术

在地质工程和岩土工程中，土的物理力学性能是工程地质评价的基础和岩土工程设计施工的重要参数，由于部分实验仪器不能用于野外测量，必须将土样带回实验室进行实验。因此，如何把野外的原状土高效安全的带回实验室成为测量土体物理力学性能精准与否的关键。然而现有的土样保存装置存在密封性较差易造成原状土真实含水率偏低、对不易成型容易垮塌的土样(如含水率较高和土质松软的土体)不能形成有效的保护、型号规格多为了能与装置尺寸进行有效匹配对土样尺寸要求高，对不规则土样防护性差等问题，为此，我们有必要研发出一种密封性高、防护性能好的原状土试样密封装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种密封性高、防护性能好的原状土试样密封装置及其密封方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于蜡封法的原状土试样密封装置，包括土样放置器、圆形镂空隔板、内管套筒和长颈漏斗。

所述土样放置器包括顶盖、底盖、土样放置套筒外层和土样放置套筒内层，土样放置套筒外层和土样放置套筒内层均为两端敞口且内部中空的圆柱体，土样放置套筒内层竖直放置，土样放置套筒外层粘套在土样放置套筒内层的外表面。

所述顶盖和底盖均设置有内螺纹，土样放置套筒内层的上端设置有与顶盖的内螺纹相匹配的外螺纹，土样放置套筒内层的下端设置有与底盖的内螺纹相匹配的外螺纹，顶盖和底盖通过螺纹分别连接到土样放置套筒内层的上下端。

所述土样放置套筒内层的内部设置有若干内管套筒和若干圆形镂空隔板，内管套筒为两端敞口且内部中空的圆柱体，内管套筒的外壁与土样放置套筒内层的内壁贴合。若干所述内管套筒沿纵向重叠，每个内管套筒的侧壁上均设置有供长颈漏斗穿过的通孔Ⅰ，通孔Ⅰ贯穿内管套筒的上下表面，若干通孔Ⅰ位于同一竖直线L上。

最上端的所述内管套筒的上端设置有若干圆形镂空隔板，最下端的内管套筒的下端设置有若干圆形镂空隔板，最下端的圆形镂空隔板与底盖之间存在间隙S。所述圆形镂空隔板为圆柱体，该圆柱体的侧壁与土样放置套筒内层的内壁贴合。

所述圆形镂空隔板上设置有贯穿其上下表面的若干通孔Ⅱ和若干通孔Ⅲ，若干通孔Ⅱ靠近圆形镂空隔板的侧壁，若干通孔Ⅱ沿圆形镂空隔板的周向均匀布置，通孔Ⅱ供长颈漏斗穿过。每个所述圆形镂空隔板均具有一个位于竖直线L上的通孔Ⅱ。

工作时，将原状土试样装入若干所述内管套筒内，长颈漏斗的下端穿过竖直线L上的每个通孔Ⅱ和每个通孔Ⅰ后伸入间隙S内，将液态石蜡溶液经长颈漏斗缓慢注入到土样放置器内，对原状土试样进行浇筑密封。

进一步，若干所述内管套筒的上端设置有A个圆形镂空隔板，下端设置有B个圆形镂空隔板，A＝B＞0。

进一步，所述通孔Ⅰ与内管套筒的外壁内切，每个通孔Ⅱ与圆形镂空隔板的外壁内切。

进一步，所述圆形镂空隔板、内管套筒和土样放置套筒外层均由软泡沫材料制成，土样放置套筒内层由铝材料制成。

一种基于蜡封法的原状土试样密封装置的密封方法，基于上述的密封装置，包括以下步骤：

1)开启石蜡颗粒热熔器，对石蜡颗粒进行加热，并将所述底盖安装到土样放置套筒内层的下端并拧紧。

2)根据土样尺寸确定所述圆形镂空隔板和内管套筒的数量，将若干圆形镂空隔板重叠并安装到土样放置套筒内层的内部。其中，确保最下端的所述圆形镂空隔板与底盖之间存在间隙S，每个圆形镂空隔板均具有一个位于竖直线L上的通孔Ⅱ。

3)再将若干所述内管套筒重叠并放入土样放置套筒内层的内部，这些内管套筒与步骤2)中安装好的若干圆形镂空隔板相重叠。其中，每个所述内管套筒上的通孔Ⅰ均在竖直线L上。

4)把原状土试样小心放置到若干所述内管套筒内。

5)将若干所述圆形镂空隔板重叠并安装到土样放置套筒内层的内部，这些圆形镂空隔板与步骤3)中安装好的若干内管套筒相重叠，每个圆形镂空隔板均具有一个位于竖直线L上的通孔Ⅱ。

6)将所述长颈漏斗的下端穿过竖直线L上的每个通孔Ⅱ和每个通孔Ⅰ后伸入间隙S内，液态的石蜡溶液经长颈漏斗缓慢注入到土样放置器内，对原状土试样进行浇筑密封。

7)当石蜡溶液的注入量达标后停止注入石蜡溶液，并拔出所述长颈漏斗。

8)待石蜡溶液凝固后，将所述顶盖盖在土样放置套筒内层的上端，完成原状土试样的密封。

本发明的有益效果在于：

1.对不规则土样密封性更高：加热后的石蜡颗粒为易于流动的液体，可以充分与土样表面进行接触，并包裹住土样完全隔绝了与外界空气的接触；

2.对不易成型的土样保护性更强：凝固后的石蜡固体具有一定的强度，不易成型的土样被石蜡固体包裹后可以有效的防止因原状土试样自身抗剪强度过低而造成的破坏；

3.与密封装置内壁贴合更紧密：用石蜡进行密封，凝固后的石蜡固体与土样放置器内壁和土样表面粘接的更加紧密，可以有效的解决原装土试样与密封装置内壁接触不紧密的问题。

附图说明

图1为基于蜡封法的原状土试样密封装置的内部结构示意图；

图2为基于蜡封法的原状土试样密封装置的外部结构示意图；

图3为圆形镂空隔板示意图；

图4为内管套筒示意图。

图中：顶盖1、底盖2、圆形镂空隔板4、通孔Ⅱ401、通孔Ⅲ402、内管套筒5、通孔Ⅰ501、土样放置套筒外层6、土样放置套筒内层7和长颈漏斗10。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开了一种基于蜡封法的原状土试样密封装置，包括土样放置器、圆形镂空隔板4、内管套筒5和长颈漏斗10。

参见图1，所述土样放置器包括顶盖1、底盖2、土样放置套筒外层6和土样放置套筒内层7，土样放置套筒外层6和土样放置套筒内层7均为两端敞口且内部中空的圆柱体，土样放置套筒内层7竖直放置，土样放置套筒外层6套设在土样放置套筒内层7的外表面。

其中，所述土样放置套筒外层6由质量轻且具有极好的缓冲效果的软质泡沫材料，可以保护试样在运输途中免遭损坏。所述土样放置套筒外层6的尺寸为11cm×0.3cm×19cm(外径×壁厚×高度)。

所述土样放置套筒内层7由密度较小的铝材料制成，内表面光滑，具有质量轻、易于加工等优点。所述土样放置套筒内层7的尺寸为10.4cm×0.2cm×21cm(外径×壁厚×高度)。

所述顶盖1和底盖2的尺寸相等且均为11cm×0.2cm×1cm(外径×壁厚×高度)，顶盖1和底盖2均设置有内螺纹。所述土样放置套筒内层7的上端设置有与顶盖1的内螺纹相匹配的外螺纹，土样放置套筒内层7的下端设置有与底盖2的内螺纹相匹配的外螺纹，土样放置套筒内层7上下端的螺纹高度均为1cm。参见图1或2，所述顶盖1和底盖2通过螺纹分别连接到土样放置套筒内层7的上下端。

参见图1，所述土样放置套筒内层7的内部设置有若干内管套筒5和若干圆形镂空隔板4，内管套筒5为两端敞口且内部中空的圆柱体，内管套筒5的外壁与土样放置套筒内层7的内壁贴合。所述内管套筒5由软质泡沫材料制成，尺寸为10×1×4(外径×壁厚×高度)。

若干所述内管套筒5沿纵向重叠，参见图4，每个内管套筒5的侧壁上均设置有供长颈漏斗10穿过的通孔Ⅰ501，通孔Ⅰ501贯穿内管套筒5的上下表面，通孔Ⅰ501的直径为0.5cm，通孔Ⅰ501与内管套筒5的外壁内切，若干通孔Ⅰ501位于同一竖直线L上。

最上端的所述内管套筒5的上端设置有若干圆形镂空隔板4，最下端的内管套筒5的下端设置有若干圆形镂空隔板4，最下端的圆形镂空隔板4与底盖2之间存在间隙S，间隙S的高度为1cm。若干所述内管套筒5的上端设置有A个圆形镂空隔板4，下端设置有B个圆形镂空隔板4，A＝B＞0。

所述圆形镂空隔板4为圆柱体，该圆柱体的侧壁与土样放置套筒内层7的内壁贴合。所述圆形镂空隔板4由软泡沫材料制成，尺寸为10cm×2cm(外径×高度)。

参见图3，所述圆形镂空隔板4上设置有贯穿其上下表面的若干通孔Ⅱ401和若干通孔Ⅲ402，若干通孔Ⅱ401靠近圆形镂空隔板4的侧壁，若干通孔Ⅱ401沿圆形镂空隔板4的周向均匀布置，通孔Ⅱ401供长颈漏斗10穿过，通孔Ⅱ401的直径为0.5cm，每个通孔Ⅱ401与圆形镂空隔板4的外壁内切。每个所述圆形镂空隔板4均具有一个位于竖直线L上的通孔Ⅱ401。若干所述通孔Ⅲ402在圆形镂空隔板4上阵列布置，通孔Ⅲ402的直径为0.5cm。

工作时，将原状土试样装入若干所述内管套筒5内，长颈漏斗10的下端穿过竖直线L上的每个通孔Ⅱ401和每个通孔Ⅰ501后伸入间隙S内，将液态石蜡溶液经长颈漏斗缓慢注入到土样放置器内，对原状土试样进行浇筑密封。

实施例2：

本实施例公开了一种基于蜡封法的原状土试样密封装置的密封方法，基于实施例1所述的密封装置，包括以下步骤：

1)开启石蜡颗粒热熔器，对石蜡颗粒进行加热，并将所述底盖2安装到土样放置套筒内层7的下端并拧紧。其中，石蜡颗粒在47℃～64℃融化，密度约为0.9g/cm³，具有良好的安定性和热物性等物理性质、无毒不会对试验人员健康造成伤害、熔点低受热易于融化、液体状态下流动性强、不溶于水等优点。石蜡颗粒热熔器主要作用是对石蜡颗粒进行加热，使密封颗粒由固体加热后变为液体，并把密封液注入到所述土样放置器内对试样进行密封。

2)根据土样尺寸确定所述圆形镂空隔板4和内管套筒5的数量，设定土样的高度为C，由于土样放置套筒内层7的高度为21cm，内管套筒5的内部直径为8cm，考虑到需预留出间隙S和内管套筒5上下端均至少设置一个圆形镂空隔板4，则本实施例的发明装置适用于高度C≤16cm、直径D≤8cm的土样。根据公式(1)算出需要填充的内管套筒5的数量N₁；根据公式(2)算出需要填充的所述圆形镂空隔板4的数量N₂，N₂＝A+B，其主要作用是便于更小横向纵向尺寸土样的装样，并减少石蜡颗粒的使用。

N₂＝(21-1-4N₁)/2 (2)

关于公式(1)的说明：原状土样的高度C除以内管套筒5的高度4cm，得到的数值进行向上取整，得到内管套筒5的数量N₁。

关于公式(2)的说明：所述土样放置套筒内层7的高度21cm减去间隙S的高度1cm，再减去内管套筒5的高度，最终的差值除以圆形镂空隔板4的高度2cm，得到圆形镂空隔板4的数量N₂。

3)将B个所述圆形镂空隔板4重叠并安装到土样放置套筒内层7的内部。其中，确保最下端的所述圆形镂空隔板4与底盖2之间存在间隙S，每个圆形镂空隔板4均具有一个位于竖直线L上的通孔Ⅱ401。

4)再将若干所述内管套筒5重叠并放入土样放置套筒内层7的内部，这些内管套筒5与步骤3)中安装好的若干圆形镂空隔板4相重叠。其中，每个所述内管套筒5上的通孔Ⅰ501均在竖直线L上。

5)把原状土试样小心放置到若干所述内管套筒5内。

6)将A个所述圆形镂空隔板4重叠并安装到土样放置套筒内层7的内部，这些圆形镂空隔板4与步骤3)中安装好的若干内管套筒5相重叠，每个圆形镂空隔板4均具有一个位于竖直线L上的通孔Ⅱ401。

7)将所述长颈漏斗10的下端穿过竖直线L上的每个通孔Ⅱ401和每个通孔Ⅰ501后伸入间隙S内，液态的石蜡溶液经长颈漏斗10缓慢注入到土样放置器内，对原状土试样进行浇筑密封。

8)当石蜡溶液的注入量达标后停止注入石蜡溶液，并拔出所述长颈漏斗10。

9)待石蜡溶液凝固后，将所述顶盖1盖在土样放置套筒内层7的上端，并用笔对底盖2和顶盖1进行标记，完成原状土试样的密封。

实施例3：

本实施例公开了一种基于蜡封法的原状土试样密封装置，包括土样放置器、圆形镂空隔板4、内管套筒5和长颈漏斗10。

参见图1，所述土样放置器包括顶盖1、底盖2、土样放置套筒外层6和土样放置套筒内层7，土样放置套筒外层6和土样放置套筒内层7均为两端敞口且内部中空的圆柱体，土样放置套筒内层7竖直放置，土样放置套筒外层6粘套在土样放置套筒内层7的外表面。

所述顶盖1和底盖2均设置有内螺纹，土样放置套筒内层7的上端设置有与顶盖1的内螺纹相匹配的外螺纹，土样放置套筒内层7的下端设置有与底盖2的内螺纹相匹配的外螺纹，参见图1或2，顶盖1和底盖2通过螺纹分别连接到土样放置套筒内层7的上下端。

参见图1，所述土样放置套筒内层7的内部设置有若干内管套筒5和若干圆形镂空隔板4，内管套筒5为两端敞口且内部中空的圆柱体，内管套筒5的外壁与土样放置套筒内层7的内壁贴合。若干所述内管套筒5沿纵向重叠，参见图4，每个内管套筒5的侧壁上均设置有供长颈漏斗10穿过的通孔Ⅰ501，通孔Ⅰ501贯穿内管套筒5的上下表面，若干通孔Ⅰ501位于同一竖直线L上。

最上端的所述内管套筒5的上端设置有若干圆形镂空隔板4，最下端的内管套筒5的下端设置有若干圆形镂空隔板4，最下端的圆形镂空隔板4与底盖2之间存在间隙S。所述圆形镂空隔板4为圆柱体，该圆柱体的侧壁与土样放置套筒内层7的内壁贴合。

参见图3，所述圆形镂空隔板4上设置有贯穿其上下表面的若干通孔Ⅱ401和若干通孔Ⅲ402，若干通孔Ⅱ401靠近圆形镂空隔板4的侧壁，若干通孔Ⅱ401沿圆形镂空隔板4的周向均匀布置，通孔Ⅱ401供长颈漏斗10穿过。每个所述圆形镂空隔板4均具有一个位于竖直线L上的通孔Ⅱ401。

工作时，将原状土试样装入若干所述内管套筒5内，长颈漏斗10的下端穿过竖直线L上的每个通孔Ⅱ401和每个通孔Ⅰ501后伸入间隙S内，将液态石蜡溶液经长颈漏斗缓慢注入到土样放置器内，对原状土试样进行浇筑密封。

实施例4：

本实施例主要结构同实施例3，进一步，若干所述内管套筒5的上端设置有A个圆形镂空隔板4，下端设置有B个圆形镂空隔板4，A＝B＞0。

实施例5：

本实施例主要结构同实施例4，进一步，所述通孔Ⅰ501与内管套筒5的外壁内切，每个通孔Ⅱ401与圆形镂空隔板4的外壁内切。

实施例6：

本实施例主要结构同实施例5，进一步，所述圆形镂空隔板4、内管套筒5和土样放置套筒外层6均由软泡沫材料制成，土样放置套筒内层7由铝材料制成。