CH716137B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Bodenproben. - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung umfasst ein Rohr (1) mit einem scharfkantig zugespitzten ersten Ende (3). Beim Verfahren zur Gewinnung von Bodenproben wird das Rohr (1) zur Entnahme einer Bodenprobe senkrecht in das Erdreich eingeschoben und sticht auf diese Weise eine zapfenförmig ausgebildete Bodenmasse aus.

Description

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Bodenproben gemäss den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 3.

[0002] Bei landwirtschaftlich genutzten Böden stellt sich oft die Frage, weshalb in gewissen Bereichen die Pflanzen besser und in anderen Bereichen weniger gut gedeihen. Um die Gründe herausfinden zu können, ist es nötig, Bodenproben zu entnehmen und diese zu analysieren. Da nicht allein der oberflächlich liegende Bereich des Bodens Grund für unterschiedliche Wuchsfähigkeit ist, ist es nötig, auch tieferliegende Bereiche zu analysieren. Dies wird heute vorwiegend durch Schürfen der einzelnen Schichten vorgenommen. Dies kann von Hand sein, was sehr beschwerlich ist, oder durch Kleinbagger, mit denen beispielsweise über 50 cm, 1 m oder bis zu 2 m tief gegraben wird. Bei allen Sondierungsverfahren wird die Bodenmasse, also der Erdbereich, durch den mechanischen Eingriff gestört, also die Bodenmasse bleibt nicht zusammen, sondern wird krümelig oder, bei lehmigen Böden, in Form von kleinen Brocken gefördert und vermischt. Ein zusammenhängendes Bild von der Bodenoberfläche bis zur Sondiertiefe ist folglich nicht möglich. Eine weitere Möglichkeit, eine Sondierung des Bodens vorzunehmen, besteht durch Herstellen eines Bohrlochs, z.B. mit einem Kernbohrer der in dessen Zentrum hohl ausgebildet ist. Auch bei diesem Verfahren bzw. Vorgehen wird die Bodenmasse durch die rotierende Bewegung des Bohrers bzw. dessen Zähne aufgerissen und es kann kein Bohrkern gebildet werden, dessen Inhalt als gesamter Zylinder unberührt geblieben ist.

[0003] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchem bzw. welcher ein zylindrischer oder stabförmiger Kern erstellt werden kann, dessen Masseverteilung derjenigen entspricht, wie sie im Boden vorliegt, d.h. ein Kern dessen Material nicht durch irgendwelche rotierenden Teile vermischt worden ist.

[0004] Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 3. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung werden in den abhängigen Ansprüche umschrieben. Es gelingt durch Ausstechen eines Kerns mit einem Rohr, dessen Querschnitt rund oder mehreckig ausgebildet sein kann, die Bodenmasse, ohne diese im Kern zu durchmischen, über eine Distanz von bis zu 2 und mehr Metern aufzunehmen und als kompakten Kern, beispielsweise in einer Rinne oder dergleichen abzulegen, sodass über dessen gesamte Länge bzw. Tiefe des entstandenen Lochs, die einzelnen Schichten sichtbar und nicht miteinander vermischt worden sind. Durch eine scharfe Kante am vorderen ersten Ende des Rohrs lässt sich dieses hydraulisch in das Erdreich einführen oder bei dichten und steinreichen Böden durch Einschlagen absenken. Die glatte Oberfläche an der Innenseite des Rohrs lässt die vom Rohr aufgenommene Bodenmasse unverändert geschichtet. Das ausserhalb des Rohrs liegende Erdreich wird vom Rohr radial nach aussen verdrängt. Dies ist möglich, weil der Mantel des Rohrs am scharfkantigen ersten Ende konisch radial nach innen verlaufend ausgebildet ist und die Innenfläche des ersten Endes achsparallel zu liegen kommt. Über einen gewissen Längsbereich des ersten Endes im Anschluss an die scharfe Kante kann der Innenquerschnitt des Rohrs aufgeweitet sein. Bei Rohren von beispielsweise 100 mm Durchmesser kann die Querschnittserweiterung bzw. der Durchmesser im hinteren Rohrbereich gegen das zweite Ende ca. 5 mm und mehrere mm grösser sein. Bei grösserem Rohrdurchmesser ist die Differenz zwischen den Durchmessern am ersten Ende und im hinteren Bereich gegen das zweite Ende entsprechend grösser. Dies ermöglicht es, dem mit der scharfen Kante am ersten Ende ausgestochenen Kern peripher mehr Raum zu schaffen, so dass der Kern sich, ohne radial zusammengepresst zu werden, im Rohr nach hinten schiebt und auch leicht aus dem Rohr am hinteren Ende entnommen werden kann. Dadurch stellt der entnommene Kern aus Bodenmasse 1:1 die Verhältnisse dar, wie sie im Boden vorliegen. Insbesondere bleiben dabei auch die Lebewesen aus dem Boden im Kern erhalten und erleichtern damit die Analyse der Bodenmassen in exakt bestimmbaren verschiedenen Tiefen des Erdreichs.

[0005] Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Darstellung eines als Schneidkopf ausgebildeten Abschnitts eines Rohrs, Figur 2 einen Axialschnitt durch das Rohr in Figur 1 und Figur 3 den Abschnitt des Rohrs mit in gebrochenen Linien dargestellter Innenwand.

[0006] Mit Bezugszeichen 1 ist ein Rohr bezeichnet mit einem vorderen ersten Ende 3 und einem hinteren zweiten Ende 5. Am ersten Ende 3 ist der Querschnitt der Wand 7 des Rohrs 1 konisch verjüngt und läuft in eine Schneidkante 9 in der Innenfläche aus. Die Verjüngung bzw. Querschnittsverkleinerung der Wand 7 erfolgt also vorzugsweise an der Aussenseite des Rohrs 1, sodass die Innenseite der Wand 7 über einen ersten Längenabschnitt a des Rohrs 1 kontant verläuft. Der Querschnitt des Rohrs 1 verbleibt in Abschnitt a folglich gleich. Anschliessend an den Bereich a, nämlich im Abschnitt b, erweitert sich der Querschnitt des Rohrs 1 dadurch, dass z.B. die Dicke (Wandstärke) der Wand 7 im Abschnitt b kleiner ist als im Abschnitt a. Dies kann dadurch erreicht werden, dass entweder im Abschnitt a beim ersten Ende 3 ein Rohr 1 verwendet wird, das eine grössere Wandstärke aufweist als im Abschnitt b, jedoch anfänglich den gleichen Aussendurchmesser hat, sodass die aussenliegende Mantelfläche über die gesamte Länge a plus b, mit Ausnahme des konisch verlaufenden Abschnitts 15 am vorderen Ende 3, konstant bleibt und eine glatte Oberfläche aufweist. Der konisch verlaufende Abschnitt k kann durch Vermindern der Wandstärke in diesem Bereich erzeugt werden oder durch das Aufsetzen eines Rings mit einer konisch verlaufenden Schneide aus einem Material mit höherer Festigkeit oder grösserer Härte, um die Schneidkraft der Schneidkante zu erhöhen und dauerhaft zu gewährleisten.

[0007] Alternativ zu einem kreisrunden Querschnitt des Rohrs 1 kann der Querschnitt auch mehreckig sein, beispielsweise quadratisch, nicht dargestellt. Auch bei dieser Ausführung ist der Querschnitt nach dem konischen Bereich 15 im Innern des Rohrs 1 erweitert. Die Erweiterung kann direkt an den konischen Bereich 15 anschliessen oder etwas weiter hinten, wie in Figur 2 dargestellt, beginnen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die innere Oberfläche des Rohrs 1 sehr glatt gestaltet, um die Reibung von Bodenmasse beim Einstechen so gering wie möglich zu halten. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Innenwand z.B. mit einem Tetionbelag beschichtet sein, um einen möglichst kleinen Reibquotienten zwischen der Rohrinnenwand und der ausgestochenen Bodenmasse zu bewirken.

[0008] Der beschriebene Rohrabschnitt kann direkt an einem für die Bohrtiefe ausreichend langen Rohr ausgebildet sein oder in vorteilhafter Weise wird der beschriebene mit der Schneide versehene Abschnitt aus einem sehr widerstandsfähigen Stahl hergestellt und auf das Ende eines längeren Rohrabschnitts aufgesetzt.

[0009] Nachfolgend wird das Verfahren zur Gewinnung einer zusammenhängenden stangenförmigen Bodenprobe erläutert. Das Rohr 1 wird an einer auf einem Podest angeordneten, vertikal verlaufenden Führung befestigt und mit einer hydraulischen Presse und allenfalls zusätzlich einem hydraulischen Hammer in das Erdreich eingeführt. Durch den konisch ausgebildeten Wandabschnitt des Rohrs 1 an dessen vorderen ersten Ende 3 wird das Erdreich ausserhalb des Rohrs 1 radial nach aussen verdrängt und der von der Schneidkante 9 von der Umgebung abgetrennte zentrale Kern oder Zapfen unbeschädigt in das Rohr 1 hineingeleitet. Nach dem Durchfahren des Abschnitts a hinter der Schneidkante 9 gelangt der Zapfen in den erweiterten Querschnitt des Rohrs 1 und kann dort im erweiterten Bereich b ohne oder mit geringer Reibung geführt werden, währenddem das Rohr 1 weiter in das Erdreich eintaucht. Die ausgeschnittene zapfenförmige Bodenmasse verbleibt während des Einführens des Rohrs 1 im Wesentlichen stets an der Stelle bzw. der Höhe im Erdreich, wo sie ausgeschnitten worden ist und wird erst nach Beendigung des Ausstechens, z.B. auf einer Tiefe von einem, 1,5 oder 2 Meter, durch Herausziehen des Rohrs 1 temporär im Rohr 1 gehalten, ohne axial zusammengedrückt zu werden. Das Rohr 1 wird nach dem Herausziehen in die Horizontale verschwenkt und die zapfenförmig ausgeschnittene oder ausgestochene Bodenmasse kann am zweiten hinteren Ende 5 des Rohrs 1 auf eine rinnenförmig ausgebildete Platte geschoben werden. Die zapfenförmige Bodenmasse ist dann in horizontaler Lage und völlig unverändert bezüglich Dichte und Anordnung der einzelnen Schichten analysierbar. Lebewesen wie Würmer, Schnecken etc. aber auch Wurzeln, Steine und Lehm verbleiben in unveränderter Lage und die Lebewesen können sich weiterhin in der unverdichteten Bodenmasse bewegen.

Legende der Bezugszeichen

[0010] 1 Rohr 3 erstes Ende 5 zweites Ende 7 Wand 9 Schneidkante 11 Innenseite von 1 13 Mantelfläche 15 konischer Abschnitt

Claims (8)

1. Verfahren zur Gewinnung von über mehrere Schichten zusammenhängenden Bodenproben eines zu untersuchenden Bodenbereichs, dadurch gekennzeichnet,dass – ein Rohr (1) im Wesentlichen senkrecht in den zu untersuchenden Bodenbereich vorgeschoben, – die innerhalb des Rohrquerschnitts aufgenommene kern- oder zapfenförmige Bodenmasse im Rohr (1) verschoben, – die im Rohr (1) aufgenommene Bodenmasse aus dem vom Rohr (1) gebildeten Loch im Erdreich mit dem Rohr (1) entnommen, – das Rohr (1) in eine horizontale Lage geschwenkt und – für die Analyse der Bodenmasse letztere aus dem Rohr (1) geschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) hydraulisch in den Boden eingeführt und/oder eingeschlagen wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend ein Rohr (1), dadurch gekennzeichnet,dass am Mantel des Rohrs (1) an einem ersten Ende eine scharfkantige Schneidkante (9) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (9) am ersten Ende (3) im Wesentlichen bei der Oberfläche der Innenseite (11) des Rohrs (1) liegt und die äussere Mantelfläche des Rohrs (1) im Bereich des ersten Endes (3) des Rohrs (1) spitzwinklig zur Innenseite (11) des Rohrs (1) verläuft.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Querschnitt des Rohrs (1) am ersten Ende (3) in einem Abschnitt (a) kleiner ist als in einem anschliessenden längeren Abschnitt (b) zum zweiten Ende (5).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (9) am ersten Ende (3) aus einem härteren oder widerstandsfähigerem Material besteht als die übrigen Bereiche des Rohrs (1) .

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) rund oder mehreckig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Innenseite (11) des Rohrs (1)glatt gestaltet ist.