CN102235944A

CN102235944A - 一种原状土的提取装置及其提取方法

Info

Publication number: CN102235944A
Application number: CN 201010152005
Authority: CN
Inventors: 王安志; 李晓晏
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-11-09

Abstract

本发明涉及一种原状土的提取装置及其提取方法，装置包括：主体圆筒、开启和锁紧开关及圆筒吊环，主体圆筒为两个可以母线为轴开合的半圆柱面，可开合的部位设有开启和锁紧开关，主体圆筒外表面设有圆筒吊环；方法包括：确定圆柱土样面积，向被采集土样四周及下方方向挖土到上层取样深度；打开主体圆筒上的开启和锁紧开关，将两个半圆柱面套于土样外部，闭合两个半圆柱面并锁紧；在主体圆筒底部将圆柱土样与其底部的土壤分离；将主体圆筒夹带圆柱土样吊起一定高度插入，吊装底盘板，放置于运输工具上运至指定地点。本发明装置结构简单实用，更加适合对土样的填装，并且采用本发明提取方法可更好地保证土样的原始状态，采集方便，保险系数大。

Description

一种原状土的提取装置及其提取方法

技术领域

本发明涉及一种土壤提取技术，具体地说是一种原状土的提取装置及其提取方法。

背景技术

土壤水分入渗是自然界水循环中的重要环节，涉及到地表产流、地下径流、灌溉或降雨后土壤水分分布、降雨对地下水的补给、土壤侵蚀以及化肥、农药等污染物随水分迁移等。研究这一过程对于了解地表径流与土壤入渗，对防止土壤侵蚀等方面具有非常重要的意义。

测定土壤水分入渗的意义：

当土层被水分饱和后，土壤中的水分受重力影响而向下移动的现象称为渗透性。土壤渗透性是土壤的重要特征之一，它与大气降水和灌溉水几乎完全进入土壤，并在其中贮存起来，而在渗透性不好的情况下，水分就沿地表流走，造成侵蚀。土壤渗透性与土壤质地、结构、盐分含量、含水量以及湿度有关。

1、土壤的渗透性：

(1)渗流：在水头差的作用下，水穿过土壤中相互连通的孔隙发生流动的现象。

(2)土壤的渗透性：土体有被水透过的性质，即水流通过土壤中相互连通孔隙难易程度的性质。

(3)渗流引起的问题：①渗漏问题：造成水量损失；②渗透变形问题：渗流引起土体内部应力的变化，造成土工建筑物及地基产生渗透破坏。

2、土壤的渗透系数

土壤的渗透系数的物理意义是水力坡降＝1时的渗透流速；量纲(单位)与渗透速度相同。渗透系数表示土壤的渗透性强弱的一个重要力学性质指标，也是渗流计算的一个基本参数。

3、影响渗透系数的主要因素

(1)土壤粒大小与级配，颗粒愈粗、愈均匀、愈浑圆，其渗透系数则愈大。

(2)土壤的密实度：土壤愈密实，其渗透系数就愈小。土壤的密实度增加，其孔隙比变小，渗透性随之减小。

土壤水分入渗试验一般是在室内实验室完成的，基本条件是，建立相应方法的计算模型、测量方法、试验装置与数学模型的合理性与准确性。前提是为了使土壤入渗试验测量准确，必须从野外或农田把选好的原状土，保持它的原始状态，取回实验室放置在试验的装置中，原状土保持的越完整，测量的精度越高。这个概念是公认的，但在做土壤入渗试验初期，对于原状土的采集，确是一大难题，曾有过失败的记录。具体表现为，在土壤结构不均匀的情况下，入渗速度快慢及入渗方向差异较大等，最终导致试验失败。对同一种土壤而言，入渗的速度快与慢及入渗方向是很有规律的，如果试验的前期工作不到位，原状土样提取的不标准，那将导致土壤水分入渗试验，未试先败。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种土样采集完整、采集过程简便易行、更加安全可靠的原状土的提取装置及其提取方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种原状土的提取装置于包括：主体圆筒、开启和锁紧开关及圆筒吊环，其中主体圆筒为两个可以母线为轴开合的半圆柱面，可开合的部位设有开启和锁紧开关，主体圆筒外表面设有圆筒吊环。

所述两个可以母线为轴开合的半圆柱面通过连体合页连接；所述每个半圆柱面的底边向内横向固接有底边圈；所述半圆柱面的上下两端设有加固带；

本发明还具有底盘板，其在使用时接合于主体圆筒底部，该底盘板上设有可方便吊装主体圆筒的圆环。

本发明一种原状土的提取方法，其特征在于包括以下步骤：

1)修整圆柱土样：确定圆柱土样面积，向被采集土样四周及下方方向挖土，达到上层取样深度后，继续向下挖至规定深度，并始终保持圆柱土样处于垂直状态；

2)填装土样：打开主体圆筒上的开启和锁紧开关，使主体圆筒处于张开状态，将两个半圆柱面套于修整后的圆柱土样外部，闭合两个半圆柱面并用开启和锁紧开关将两个半圆柱面锁紧；

3)锯断圆柱土样：在主体圆筒1底部通过切割工具将圆柱土样与其底部的土壤分离；

4)吊装圆柱土样：用起吊装置将主体圆筒夹带圆柱土样吊起一定高度，将底盘板插入主体圆筒底部，再利用起吊装置吊装底盘板，连同主体圆筒及其夹带的圆柱土样放置于运输工具上运至指定地点。

所述切割工具采用钢线锯。

本发明方法还包括以下步骤：在锯断圆柱土样之前，利用起吊装置将套于两个圆筒吊环上的吊绳拉紧。

所述土样为粘土、黄土、白浆土以及黑土。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.土样采集完整。本发明采用的主体圆筒结构简单实用，更加适合对土样的填装，并且采用本发明的提取方法可以更好地保证土样的原始状态。

2.采集方便。由于本发明采用了通过连体合页连接的半圆柱面结构，使采集圆柱土样的过程简单、快捷。

3.保险系数大。本发明在主体圆筒的底部内侧加设底边圈，可以有效防止圆柱土样底边的破损。

附图说明

图1为本发明原状土的提取装置的结构示意图；

图2为本发明原状土的提取装置打开后的示意图；

图3为本发明装置中底盘板结构示意图；

图4为本发明方法中使用的钢线锯结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明原状土的提取装置包括主体圆筒1、开启和锁紧开关3及圆筒吊环4，其中主体圆筒1为两个能够以母线为轴开合的半圆柱面，可开合的部位设有开启和锁紧开关3，主体圆筒1外表面设有圆筒吊环4；所述两个可以母线为轴开合的半圆柱面通过连体合页2连接；所述每个半圆柱面的底边向内横向固接有底边圈9；在半圆柱面的上下两端设有加固带5；还具有底盘板6，其在使用时接合于主体圆筒1底部，该底盘板6上设有可方便吊装主体圆筒1的圆环7。

本实施例中连体合页2和开启和锁紧开关3的数量均为两个，相对设于两个半圆柱面侧边，设于主体圆筒1外表面的圆筒吊环4是为了吊装时方便提拉。

如图2所示，两个半圆柱面的底边设有底边圈9，紧贴半圆柱面底部内侧横向固接，桶壁呈90度，可有效地防止土样低边的破损，使保险系数加大。

如图3所示，底盘板6上设有可方便吊装主体圆筒1的圆环7；上述结构均采用铁质材料制成。

本实施例中构成主体圆筒的两个半圆柱面、底边圈9及加固带5的材料厚度为3.5mm，底边圈9的宽度为30mm，底盘板的材料厚度为4.5mm。

一般较大的实验，所取的圆柱土样高度都在1m以上，那么从土样重量与操作方便角度出发，需把圆柱形土样分上下两层采集，下层的圆柱土样取法与上层取法相同。可使用另一套同样的提取装置来完成，又因每次试验所需的土样深度不同，在制作两个主体圆筒时，圆筒的高度可有差别，根据需要设计，要充分考虑到它的高度和强度。

进行土样采集的时候，考虑采集深度，一般采用两个本发明的提取装置，即上、下两个提取装置进行土样采集，本实施例中发明装置的直径与高度是根据实验设备(高为120cm，直径60cm)所需原状土样的大小而定，每个装置的高度均为60cm，直径为60cm。

本实施例以高度为120cm、直径为60cm的采集上层土样为例，本发明装置及方法适用所述土样为粘土、黄土、白浆土以及黑土等无沙石的土壤，不适用沙石类类型土壤。

在作土壤水分入渗试验前必须使用本发明原状土提取装置进行取土具体提取方法包括以下步骤：

1)修整圆柱土样：进入采样地点后，选采样中心点时要略大一点，为修整圆柱土样时留有余地。确定圆柱土样可以度(本实施例还需挖50cm)，在修整圆柱形土样时，注意保持圆柱体始终处于垂直状态；

2)填装土样：完成步骤1)修整圆柱土样后，打开主体圆筒1上的开启和锁紧开关3，使主体圆筒1处于张开状态，将两个半圆柱面套于修整后的圆柱土样外，闭合两个半圆柱面，认为圆柱形土样与圆筒结合的较理想时，即可锁紧锁紧开启和锁紧开关3；

3)锯断圆柱土样：采用切割工具将填装土样后的主体圆筒1底部土壤平行锯断，本实施例采用钢线锯，其结构如(图4)所示，由带锯齿的钢线与竹片条组成。

4)吊装圆柱土样：锯断圆柱土样后，采用钢丝绳链到主体圆筒1外表面的圆筒吊环4上，利用吊车将主体圆筒1夹带圆柱土样吊起一定高度，将底盘板6插入主体圆筒1底部，将主体圆筒1圆柱土样置于底盘板6上，即主体圆筒1夹带圆柱土样应当放置在底盘板6的正中央时放下，将钢丝绳链到底盘板6的圆环7上，再利用吊车吊装底盘板6，连同主体圆筒1及其夹带的圆柱土样放置至运输工具上运至指定地点。

为防止土样锯断后产生下沉，可在锯断圆柱土样之前，利用吊车将套于两个圆筒吊环4上的吊绳拉紧。

Claims

1.一种原状土的提取装置，其特征在于包括：主体圆筒(1)、开启和锁紧开关(3)及圆筒吊环(4)，其中主体圆筒(1)为两个可以母线为轴开合的半圆柱面，可开合的部位设有开启和锁紧开关(3)，主体圆筒(1)外表面设有圆筒吊环(4)。

2.按权利要求1所述原状土的提取装置，其特征在于：所述两个可以母线为轴开合的半圆柱面通过连体合页(2)连接。

3.按权利要求1所述原状土的提取装置，其特征在于：所述每个半圆柱面的底边向内横向固接有底边圈(9)。

4.按权利要求1所述原状土的提取装置，其特征在于：所述半圆柱面的上下两端设有加固带(5)。

5.按权利要求1所述原状土的提取装置，其特征在于：还具有底盘板(6)，其在使用时接合于主体圆筒(1)底部，该底盘板(6)上设有可方便吊装主体圆筒(1)的圆环(7)。

6.一种原状土的提取方法，其特征在于包括以下步骤：

2)填装土样：打开主体圆筒(1)上的开启和锁紧开关(3)，使主体圆筒(1)处于张开状态，将两个半圆柱面套于修整后的圆柱土样外部，闭合两个半圆柱面并用开启和锁紧开关(3)将两个半圆柱面锁紧；

3)锯断圆柱土样：在主体圆筒(1)底部通过切割工具将圆柱土样与其底部的土壤分离；

4)吊装圆柱土样：利用起吊装置将主体圆筒(1)夹带圆柱土样吊起一定高度，将底盘板(6)插入主体圆筒(1)底部，再吊装底盘板(6)，连同主体圆筒(1)及其夹带的圆柱土样放置于运输工具上运至指定地点。

7.按权利要求6所述的原状土的提取方法，其特征在于：所述切割工具采用钢线锯(8)。

8.按权利要求6所述的原状土的提取方法，其特征在于还包括以下步骤：在锯断圆柱土样之前，利用起吊装置将套于两个圆筒吊环(4)上的吊绳拉紧。

9.按权利要求6所述的原状土的提取方法，其特征在于：所述土样为粘土、黄土、白浆土以及黑土。