CN102323104B - 一种用于沙质松散土壤的原状取土器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于沙质松散土壤的原状取土器，是由内外套管组成，外套管前端为锥体刃口，刃口内部设有导向内锥，内套管前端设有多个与导向内锥相配合弹性封口片，内套管中间段设置有隔土板插口，内外套管前端设有封土板插口，后部设有同步定位销插孔；使用方法是：取土前，将内套管插入外套管，并插入同步定位销，对外套管施力将其压入土壤，然后下压内套管至弹性封口片于导向内锥合拢闭合；提起外套管，将封土板插入插口后抽出内套管；将隔土板分别插入各个隔土板插口中，然后依次抽出封土板和隔土板，收集每快板流出的土壤并称量，再与隔土板之间的容积相除，即得到各个深度的土壤容重。
Description
技术领域
本发明属于土工学技术领域，特别涉及一种用于沙质松散土壤的原状取土器。
背景技术
土壤容重是指自然状态下土壤单位体积的质量，土壤容重指标在环保、地质、水利、农业及建筑工程中具有重要的意义。测定土壤容重的方法是，在尽量保持土壤自然状态的前提下提取土壤式样，测定式样体积和去水质量，式样去水质量和体积之比即为土壤容重。容重测定的技术关键是如何获取保持土壤原状的土壤式样。经典的获取土壤式样方法有两种：即环刀法取土和惯入法取土。
环刀法是采用取样环刀，其结构如图1所示。取土时将环刀压入要测定的土壤中，在土壤充满环刀后，在环刀下表面插入切土托板，之后取出环刀，测量环刀内土壤质量，再除以环刀容积，即得到土壤容重。要测定不同深度的容重，就要在测试土壤处先挖出一堵墙，再在墙的不同深度修整出取样平面，用以压入环刀取样。环刀法的优点是测定精度较高，缺点是取样效率很低，工作量大。
惯入法取土是采用一种组合式圆管取土器，其结构如图2所示。管靴12刃口角度一般小于10°并经淬火处理，以保证有较大的强度切入土壤。半开合管10内装有取样筒11，在半开管10上部的残余管9长度一般为300mm左右，供储存土样上部剩余土之用，残余管9上端连接有钻杆接头7；阀门8及其他密封装置的主要作用是排开孔内水柱对土样的压力，保护土样的采取效果。取样时，取土器内的水可随土样进入取样筒内，而随土样的压入冲开阀门8，经上部排水孔排出流入孔壁间隙，提升取土器时，阀门8关闭，孔内水不能进入取土器。取土管提出地面后，打开对开半合管10，将取样筒11小心取出(尽量保证取样筒内土壤不溢出)，之后测定土壤式样质量，再计算出土壤容重。这种方法优点是取样效率较高，缺点是精度较低。因为取样筒从管中分离时，难以控制土壤溢出，并且下一个深度取样点土壤容易受到上一个取样点管靴12压入的搅动，而影响土壤原状。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有的环刀法和惯入法取土的不足，而提供一种取土效率高、测量准确的用于沙质松散土壤的原状取土器。
本发明之用于沙质松散土壤的原状取土器是由外套管、内套管、同步定位销、封土板和隔土板组成，内套管外径与外套管内径滑动配合，外套管前端为锥体刃口，锥体刃口内部设置有导向内锥，内套管长度小于外套管，内套管前端设置有多个弹性封口片，每个弹性封口片为三角形，合拢后呈与外套管的内部导向内锥相配合的锥体状，内套管中间段设置有两个以上隔土板插口，尾部设置有限位台肩，内套管和外套管前端分别设置有封土板插口，外套管尾部和内套管上分别设置有同步定位销插孔，封土板能插入在内套管和外套管的封土板插口中，同步定位销能插入在外套管尾部和内套管的同步定位销插孔中，隔土板能插入在内套管的隔土板插口中。
外套管直径D为50～200毫米，长度B为400～1000毫米。
外套管前端锥体刃口的刃口锥度α是5°～15°，刃口内部导向内锥的锥度β是45°～120°。
内套管外径与外套管内径的径向配合间隙为0.1～1毫米，内套管长度比外套管短50～200毫米。
内套管前端设置的弹性封口片为3-12个，弹性封口片的壁厚为0.1-0.7mm，封闭后的圆锥角度β与外套筒的导向锥度β相等。
隔土板插口宽度为0.5～1.5mm，插口间距为15-45mm。
同步定位销为圆柱销，外径与内套管和外套管的同步定位销插孔配合，封土板为一圆形薄板，插入内套管和外套管的封土板插口。
隔土板一端为半圆形，另一端为长方形，半圆直径与内套管内孔直径相等，长方形的短边与其半圆直径相等。
本发明的使用方法如下：
a、取土前，将内套管插入外套管，并插入同步定位销，对外套管施力将其压入土壤，达到预定采样深度后，此深度不能超过同步定位销，抽出同步定位销；
b、对内套管施力继续下压，外套管不动，内套管继续向下移动，内套管前部弹性封口片沿着外套管前端导向内锥合拢，直至完全闭合，这时内套管尾部的台肩与外套管端部接触；
c、施加力于外套管，将其向上提起，全部出土后，将封土板插入封土板插口直至其外缘完全包含在内套管中，之后抽出内套管，封土板后端的全部土壤都保留在内套管中；
d、将隔土板分别插入各个隔土板插口中，然后由前至后依次抽出封土板和各个隔土板，收集每快板流出的土壤并称量，再与隔土板之间的容积相除，即得到各个深度的土壤容重。
本发明的有益效果是：
1、本发明所述的取土器及其容重测定方法，取土效率高，测量准确。
2、本方法取土形式类似于贯入法取土，但是克服了贯入法取土上下层之间的相互影响，能够取到接近土壤原状的式样；本方法的容重测量和环刀法相似，测定容积内的土壤不流失，测定精确度高。
附图说明
图1是现有取土环刀的结构示意图。
图2是现有惯入法取土所用的组合式圆管取土器结构示意图。
图3是本发明之取土器结构示意图。
图4是图3中的A-A向剖视图。
图5是本发明之取土器的封土板主视图。
图6是本发明之取土器的封土板侧视图。
图7是本发明之取土器的隔土板主视图。
图8是本发明之取土器的隔土板侧视图。
图9是本发明之取土器取样前的内套管和外套管状态示意图。
图10是本发明之取土器插入土壤后的内套管和外套管状态示意图。
图11是本发明之取土器取土完成后的内套管和外套管分离状态示意图。
具体实施方式
请参阅图3至图8所示，本发明之用于沙质松散土壤的原状取土器是由外套管1、内套管2、同步定位销3、封土板4和隔土板5组成，内套管2外径与外套管1内径滑动配合，外套管1前端为锥体刃口11，锥体刃口11内部设置有导向内锥12，内套管2长度短于外套管1，内套管2前端设置有多个弹性封口片6，每个弹性封口片6为三角形，合拢后呈与外套管1的内部导向内锥12相配合的锥体状，内套管2中间段设置有四个隔土板插口21，尾部端部设置有限位台肩，内套管2和外套管1前端分别设置有封土板插口22，外套管1尾部和内套管2上分别设置有同步定位销插孔23，封土板4能插入在内套管2和外套管1的封土板插口22中，同步定位销3能插入在外套管1尾部和内套管2的同步定位销插孔23中，四个隔土板5能插入在内套管2的隔土板插口21中。
外套管1直径D为50～200毫米，长度B为400～1000毫米。
外套管1前端锥体刃口11的刃口锥度α是5°～15°，刃口内部导向内锥12的锥度β是45°～120°。
内套管2外径与外套管1内径的径向配合间隙为0.1～1毫米，内套管2长度比外套管1短50～200毫米。
内套管2前端设置的弹性封口片6为3-12个，弹性封口片6的壁厚为0.1-0.7mm，封闭后的圆锥角度β与外套筒的导向锥度β相等。
隔土板插口21宽度为0.5～1.5mm，插口间距为15-45mm。
同步定位销3为圆柱销，外径与内套管2和外套管1的同步定位销插孔21配合，封土板4为一圆形薄板，插入内套管2和外套管1的封土板插口22。
隔土板5一端为半圆形，另一端为长方形，半圆直径与内套管2内孔直径相等，长方形的短边与其半圆直径相等，
本发明的使用方法如下：请参阅图3至图8并配合图9、图10和图11所示：
a、取土前，将内套管2插入外套管1，并插入同步定位销3，对外套管1施力将其压入土壤，达到预定采样深度后，此深度不能超过同步定位销3，抽出同步定位销3；
b、对内套管1施力继续下压，外套管1不动，内套管2继续向下移动，内套管2前部弹性封口片6沿着外套管1前端导向内锥12合拢，直至完全闭合，这时内套管2尾部的台肩与外套管端部接触；
c、施加力于外套管1，将其向上提起，全部出土后，将封土板4插入封土板插口22直至其外缘完全包含在内套管2中，之后抽出内套管1，封土板4后端的全部土壤都保留在内套管2中；
d、将隔土板5分别插入各个隔土板插口21中，然后由前至后依次抽出封土板4和各个隔土板5，收集每快板流出的土壤并称量，再与隔土板5之间的容积相除，即得到各个深度的土壤容重。
Claims (4)
1.一种用于沙质松散土壤的原状取土器，其特征在于：是由外套管、内套管、多个弹性封口片、同步定位销、封土板和隔土板组成，内套管外径与外套管内径滑动配合，外套管前端为锥体刃口，锥体刃口内部设置有导向内锥，内套管长度短于外套管，内套管前端设置有多个弹性封口片，每个弹性封口片为三角形，合拢后呈与外套管的内部导向内锥相配合的锥体状，内套管中间段设置有两个以上隔土板插口，尾部端部设置有限位台肩，内套管和外套管前端分别设置有封土板插口，外套管尾部和内套管上分别设置有同步定位销插孔，封土板能插入在内套管和外套管的封土板插口中，同步定位销能插入在外套管尾部和内套管的同步定位销插孔中，隔土板能插入在内套管的隔土板插口中；取土前，将内套管插入外套管，并插入同步定位销，对外套管施力将其压入土壤，达到预定采样深度后，此深度不能超过同步定位销，抽出同步定位销；对内套管施力继续下压，外套管不动，内套管继续向下移动，内套管前部弹性封口片沿着外套管前端导向内锥合拢，直至完全闭合，这时内套管尾部的台肩与外套管端部接触。
2.根据权利要求1所述的一种用于沙质松散土壤的原状取土器，其特征在于：所述外套管前端锥体刃口的刃口锥度α是5°~15°，所述刃口内部导向内锥的锥度β是45°~120°。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于沙质松散土壤的原状取土器，其特征在于：所述内套管前端设置的弹性封口片为3-12个，弹性封口片的壁厚为0.1-0.7mm，封闭后的圆锥角度β与外套筒的导向锥度β相等。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于沙质松散土壤的原状取土器，其特征在于：所述的封土板为一圆形薄板；所述的隔土板一端为半圆形，另一端为长方形。
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