CN102235000A - 一种土壤吸力传感器的埋设装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种土壤吸力传感器的埋设装置，包括钻杆、定位器及成孔器，所述定位器连接在所述钻杆底部，所述成孔器连接在所述定位器底部，所述成孔器的底部设有搅土钻头，所述搅土钻头用于钻设形成与陶瓷头匹配的小孔。本发明实施例通过在钻杆底部设置定位器，在定位器底部设置成孔器，所述定位器可保证成孔器形成的小孔居中、顺直，所述成孔器可形成与土壤吸力传感器的陶瓷头准确匹配的小孔，而且整个埋设装置结构简单，使用方便；在埋设传感器的过程中也不需要专门的工具，工作量大幅减少。
Description
技术领域
本发明涉及土壤吸力值测试领域，具体涉及一种土壤吸力传感器的埋设装置。
背景技术
野外吸力值量测主要以基质吸力为主，基质吸力为土中水自由能的毛细部分，主要反映土体负孔隙水压力。用于野外测定基质吸力较为成熟方法通常使用土壤吸力传感器，例如张力计和热传导传感器，主要用于非饱和土吸力值测试，传感器以多孔材料(例如多孔陶瓷头)作为介质，埋设时要求多孔陶瓷头嵌入土体内，与土体自然接触。
张力计属于直接测量，其结构为高进气值多孔陶瓷头与负孔隙水压力量表作为量测系统，二者用塑料管连接；热传导传感器属于间接测量，其工作原理是利用标准多孔材料制作传感器量测土的基质吸力，将多孔材料传感器放在土中，使其同土中基质吸力达到平衡，多孔材料中的基质吸力可以从多孔材料的含水量推知，而含水量可以通过量测其导电或导热特性来加以确定。张力计、热传导传感器陶瓷头尺寸：长38mm～60mm，直径22mm～28mm。
张力计、热传导传感器埋设技术难点要求陶瓷头嵌入土体内，与土体自然接触，对于浅层部位埋设，通常方法先开挖揭露表层覆盖层，再用其它小型工具在埋设土体雕凿与陶瓷头外径尺寸相同小孔，这样既费工费时，形成的小孔与陶瓷头难以准确匹配。对于深层部位或特殊部位埋设，除了上述问题外，最关键问题是如何在该部位形成符合要求小孔，用开挖坑槽方法存在工作量、作业面大，易对原土体结构扰动等问题。
发明内容
本发明提供一种土壤吸力传感器的埋设装置，可在测试的土壤中钻设形成符合要求的小孔，与土壤吸力传感器的陶瓷头准确匹配，而且省时省力，方便使用。
本发明提供一种土壤吸力传感器的埋设装置，包括钻杆、定位器及成孔器，所述定位器连接在所述钻杆底部，所述成孔器连接在所述定位器底部，所述成孔器的底部设有搅土钻头，所述搅土钻头用于钻设形成与陶瓷头匹配的小孔。
本发明实施例通过在钻杆底部设置定位器，在定位器底部设置成孔器，所述定位器可保证成孔器形成的小孔居中、顺直，所述成孔器可形成土壤吸力传感器的陶瓷头准确匹配的小孔，而且整个埋设装置结构简单，使用方便；在埋设传感器的过程中也不需要专门的工具，工作量大幅减少。
附图说明
图1是本发明实施例一土壤吸力传感器的陶瓷头成孔装置的结构示意图，包括钻杆、定位器及成孔器；
图2是图1中定位器的剖面示意图；
图3是图1中成孔器的剖面示意图；
图4是本发明实施例二土壤吸力传感器(热传导传感器)的埋设装置的结构示意图。
图5是图4中压件的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1所示为是本发明实施例一土壤吸力传感器的陶瓷头成孔装置的结构示意图，包括钻杆1、定位器2及成孔器3，所述钻杆1为标准件手摇钻钻杆，钻杆长度可根据预埋传感器的深度调整，所述定位器2连接在所述钻杆1底部，具体连接方式可通过螺纹连接，即通过将所述定位器2(如图2所示)顶部的外螺纹21与所述钻杆1底部的内螺纹配合旋紧，使定位器2固定在所述钻杆1底部。所述定位器2可以保证成孔器3形成的小孔居中、顺直，使埋设装置钻设形成符合要求的小孔。
所述成孔器3连接在所述定位器2底部，注意成孔器为圆锥管形，两侧为开口状，便于搅土碎屑溢出，请参考图2及图3，定位器2底部设有内螺纹22，所述成孔器3的顶部设有与所述定位器底部内螺纹22配合的外螺纹31，通过将成孔器3的顶部的外螺纹31与所述定位器2底部的内螺纹22配合旋紧即可将所述成孔器3固定在所述定位器2底部。所述成孔器3的底部设有搅土钻头4，所述搅土钻头4的外尺寸可略小于传感器的多孔陶瓷头的外尺寸，应该说明的是，所述搅土钻头4的大小可根据实际测试陶瓷头大小加工修改，使得搅土钻头4钻设形成的小孔7与土壤吸力传感器的陶瓷头准确匹配。
图1所示为土壤吸力传感器的陶瓷头成孔装置的结构示意图，适用于土壤吸力传感器(张力计、热传导传感器)陶瓷头成孔，对于张力计土壤吸力传感器埋设，不需要借助于其它工具，直接通过张力计塑料管，将陶瓷头插入成孔器3形成的小孔7中。张力计埋设方法如下：
(1)先使用专用工具在张力计预埋位置钻孔，要求孔径60mm，孔斜率小于1.5％；
(2)根据孔深，调整钻杆1的长度，将定位器2安装在钻杆1底部、成孔器3安装在定位器2下部。为便于钻杆1上部的横杆操作，钻杆1长度可高出地面0.5m；
(3)将装配定位器2、成孔器3的钻杆1缓慢放入孔底，钻设的小孔7的深度根据陶瓷头长度定，并一次成孔。成孔后缓慢提出钻杆1，并清理成孔器圆锥管形内搅土产生的碎土。上述过程中应保持钻杆1竖直，不能摇晃。
(4)为便于张力计的陶瓷头与孔壁完全接触，可将张力计的陶瓷头涂上薄层泥浆，泥浆由钻孔料调制，插入张力计时，应确保张力计垂直，张力计的陶瓷头位于小孔7孔底的中部位置。
(5)回填钻孔土样，分层击实，注意仪器保护，孔口以下20cm左右用膨润土或水泥砂浆密封。
对于热传导土壤吸力传感器埋设，由于热传导传感器由热传导探头6和信号线8组成(如图4所示)，所以需要通过压件5将热传导探头6压入钻设的小孔7中，信号线8需要通过压件5上的引线槽9和定位器2的引线槽10引出地面。热传导传感器的埋设装置的结构示意图如图4所示。
图4结构与图1类似，区别在于：还包括压件5，请参考图5，所述压件5的底部开与热传导传感器外径相匹配的内孔，外壁上开设有引线槽9，所述定位器2上也开设有与所述引线槽9对应的引线槽10。所述压件5内空有两个不同内径，上部14直径小于热传导传感器外径，便于压入热传导传感器，下部15直径略大于热传导传感器外径，保证热传导传感器居中、垂直。
在成孔器3钻设形成与陶瓷头匹配的小孔7后，将所述成孔器3从所述定位器2上卸下，换上所述压件5，即将所述压件5固定连接在所述定位器2的底部，具体连接方式可为螺纹连接，例如，所述定位器2底部设有内螺纹22，所述压件5的顶部设有外螺纹13，通过将压件5的顶部的外螺纹13与所述定位器2底部的内螺纹22配合旋紧可将所述压件5固定在所述定位器2底部。所述定位器2的引线槽10与所述压件5外壁上的引线槽9对接。
当使用图4所示埋设装置埋设热传导传感器时，埋设方法如下：
(1)先使用专用工具在张力计预埋位置钻孔，要求孔径60mm，孔斜率小于1.5％；
(2)根据孔深，调整钻杆1长度，将定位器2安装在钻杆底部、成孔器3安装在定位器2下部。为便于钻杆1上部横杆操作，钻杆1长度应高出地面0.5m；
(3)将装配定位器2、成孔器3的钻杆1缓慢放入孔底，钻孔深度不小于50mm，一次成孔。成孔后缓慢提出钻杆1。上述过程中应保持钻杆1竖直，不能摇晃。
(4)将定位器2底部换上压件5，套入热传导传感器，信号线8从压件5上的引线槽9和定位器2的引线槽10沿钻杆1引出至孔外，保证信号线8顺直不得缠绕。将装配压件5、热传导传感器的钻杆1顺孔缓慢放入孔底，缓慢压入传感器至成孔器3形成的小孔7孔底。
(5)把信号线8按压件5的引线槽9方向贴住孔壁，缓缓提出钻杆1，此过程钻杆不能转动。
(6)然后回填钻孔土样，分层击实，注意信号线保护，孔口以下20cm左右用膨润土或水泥砂浆密封。
本发明实施例通过在钻杆底部设置定位器，在定位器底部设置成孔器，所述定位器可保证成孔器形成的小孔居中、顺直，所述成孔器可形成土壤吸力传感器的陶瓷头准确匹配的小孔，而且整个成孔装置结构简单，使用方便，不需要专门的工具，工作量大幅减少。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种土壤吸力传感器的埋设装置，其特征在于：包括钻杆(1)、定位器(2)及成孔器(3)，所述定位器(2)连接在所述钻杆(1)底部，所述成孔器(3)连接在所述定位器(2)底部，所述成孔器(3)的底部设有搅土钻头(4)，所述搅土钻头(4)用于钻设形成与陶瓷头匹配的小孔(7)。
2.如权利要求1所述的埋设装置，其特征在于：所述土壤吸力传感器为张力计。
3.如权利要求1所述的埋设装置，其特征在于：还包括压件(5)，所述压件(5)的底部设有安装土壤吸力传感器的探头(6)的内孔，外壁上开设有引线槽(9)，所述定位器(2)上开设有引线槽(10)，所述压件(5)可固定连接在所述定位器(2)的底部，所述定位器(2)的引线槽(10)与所述压件(5)外壁上的引线槽(9)对接，土壤吸力传感器的信号线(8)从压件(5)上的引线槽(9)和定位器(2)的引线槽(10)沿钻杆(1)引出。
4.如权利要求3所述的埋设装置，其特征在于：所述土壤吸力传感器为热传导传感器。
5.如权利要求1所述的埋设装置，其特征在于：所述定位器(2)底部设有内螺纹(22)，所述成孔器(3)的顶部设有外螺纹(31)，通过将成孔器(3)的顶部的外螺纹(31)与所述定位器(2)底部的内螺纹(22)配合旋紧可将所述成孔器(3)固定在所述定位器(2)底部。
6.如权利要求3所述的埋设装置，其特征在于：所述定位器(2)底部设有内螺纹(22)，所述压件(5)的顶部设有外螺纹(13)，通过将压件(5)的顶部的外螺纹(13)与所述定位器(2)底部的内螺纹(22)配合旋紧可将所述压件(5)固定在所述定位器(2)底部。
7.如权利要求1所述的埋设装置，其特征在于：所述定位器(2)通过螺纹连接固定在所述钻杆(1)底部。
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