CN103792106A - 原状冻土取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土壤取样装置，具体涉及一种原状冻土取样装置。该装置包括取土内管以及同轴套设在其外部的外管；外管下端设置有入土切削刃口，外管的下端的内壁上设置有环形凸起；取土内管为多个半径及长度相同的管片拼接而成的圆管，取土内管外径大于环形凸起的内径；取土内管下端与环形凸起接触，上端露出外管。本发明避免了因冻结期土壤中水分受到冻胀作用影响而导致试样无法取出的问题；同时，该装置不需要开挖土壤剖面坑即可方便的采取土壤试样且能够最大程度的避免取样过程中的扰动、挤压、压实、污染及人为干扰，能够保持最具代表性的土壤原状发生层次序列和不同土层土壤自然结构形态。

Description

原状冻土取样装置

技术领域

本发明涉及一种土壤取样装置，具体涉及一种原状冻土取样装置。

背景技术

原状土取样是工程地质勘查、环境工程、农业工程中的一项基础工作。原状土在采取过程中保持了试样的天然结构：即土样的物理性质、化学性质、结构特性等在取样过程中均保持不变；否则采取到的试样称为“扰动土”。在土壤物理学、土壤化学及土壤微观学等许多领域的研究中不容许或应该尽量避免扰动土的存在。

目前，常用的原状取样法有环刀法和原状取土管法。两种方法都是基于普通情况下（非冻结条件）的原状土取样方法，并不适合冻结土壤的采取。环刀法取土需要先挖掘剖面坑，存在着操作复杂、劳动强度大、取土效率低等缺点，尤其在冬季土壤最大冻深期时使用环刀法采取原状冻结土壤几乎是不可能的：因为土壤冻结后，环刀难于打入坚硬的土层或打入土层时会发生环刀快口内卷和迸裂或环刀筒内原状土不易切平等；这些都会对接下来的测定分析工作带来影响。原状取土管法虽然一次可以取得多个土层的土样，取土效率高，但存在着土壤推出困难、土样分离精准度低、误差大、易于破坏土样等缺点；尤其在最大冻深期间，土壤冻结程度高，坚硬的土壤使得取土管也无法进入土体；若采取单管预埋处理以达到进入土体的目的，又会因为在冻结期土壤中水分受到冻胀作用的影响，试样受到预埋取土的单管的强烈挤压，导致试样无法取出等问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种原状冻土取样装置，用于解决原状冻土取样的问题。

（二）技术方案

本发明技术方案如下：

一种原状冻土取样装置，包括取土内管以及同轴套设在其外部的外管；

所述外管下端设置有入土切削刃口，所述外管下端的内壁上设置有靠近所述入土切削刃口的环形凸起；

所述取土内管为多个半径及长度相同的管片拼接而成的圆管，所述取土内管外径大于所述环形凸起的内径；所述取土内管下端与所述环形凸起接触，上端露出所述外管。

优选的，所述取土内管为两个半径及长度相同的半圆管片拼接而成的圆管。

优选的，所述冻土取样装置还包括同轴套设在所述取土内管露出端的端帽，所述端帽的内径小于所述外管的外径，所述端帽的长度大于所述取土内管露出端的长度。

优选的，所述端帽外径大于所述外管的外径，所述端帽的帽沿具有沿所述外管外壁延伸的管状结构，所述管状结构的内径等于所述外管的外径。

优选的，所述取土内管露出端沿其横截面直径方向开设有两个相对的通孔，所述取样装置还包括旋转杆，所述旋转杆直径小于所述通孔的孔径，长度大于所述取土内管横截面的直径。

（三）有益效果

本发明通过在外管内设置可分开的取土内管，避免了因为冻结期土壤中水分受到冻胀作用的影响而导致试样无法取出的问题；同时，该装置不需要开挖土壤剖面坑即可方便的采取土壤试样且能够最大程度的避免取样过程中的扰动、挤压、压实、污染及人为干扰，能够保持最具代表性的土壤原状发生层次序列和不同土层土壤自然结构形态。

附图说明

图1是本发明的一种原状冻土取样装置的结构示意图。

图中，1：端帽；2：取土内管；3：外管；5：通孔；6：环形凸起；7：入土切削刃口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实例主要是关于冬季土壤最大冻深期采取原状冻结土壤的试验研究。

本实例中以原状冻土取样装置的入土一端为下端，以原状冻土取样装置露出地面一端为上端。

如图1所示的一种原状冻土取样装置，包括取土内管2以及同轴套设在其外部的外管3；外管3为不锈钢厚管，其下端边缘设置有通过铣削加工而成的入土切削刃口7，便于取样装置进入土壤，外管3下端靠近入土切削刃口7处的内壁上设置有通过铣削加工而成的凸出的环形凸起6，取土内管2外径大于环形凸起6的内径，其下端落在环形凸起6上并由环形凸起6卡挡，上端从外管3露出，环形凸起6主要用于在装置进入土壤后对取土内管2起到支撑作用；取土内管2为多个半径及长度相同的管片拼接而成的圆管，例如由两个半径及长度相同的半圆不锈钢管片拼接而成的圆管；外管3和取土内管2之间存在一定的间隙，既可以保护取土内管2，又方便了取样完成后取土内管2从外管3中的取出，同时在取土内管2受到土壤中水分受到冻胀作用而分裂开来时可以起到整合作用；原状冻土取样装置在待取样的土壤冻结前预埋入待取样的土壤中，因为最大冻深期间，土壤冻结程度高，坚硬的土壤使得原状冻土取样装置无法或者很难进入土体；取样完成后将取土内管2从外管3中取出，将取土内管2的各个管片分开，即可得到完好的原状土壤样品。

进一步的，冻土取样装置还包括同轴套设在取土内管2露出端的端帽1，端帽1的内径小于外管3的外径，端帽1的长度大于取土内管2露出外管3的长度，保证取土内管2与端帽1顶部不接触；方便在未冻结期将取土内管2和外管3通过铁锤一同打入土内，且不会对取土内管2造成伤害。

进一步的，端帽1外径大于外管3的外径，端帽1的帽沿具有沿外管3外壁延伸的管状结构，管状结构的内径等于外管3的外径，保证在通过铁锤将取土内管2和外管3打入土中的过程中，端帽1不会发生偏移。

进一步的，取土内管2上端距管沿取土内管2横截面的直径方向开设有两个相对的通孔5，取样装置还包括旋转杆，旋转杆直径小于通孔5的孔径，长度大于取土内管2的横截面直径；当取原状土时将旋转杆穿过通孔5，不停旋转旋转杆，直到扭断进入取土内管2中的冻土。

本发明的取土过程分为三个阶段：

入土：在未冻结时期，将取土内管2和外管3通过铁锤一同打入到采样定点区域，端盖1用来承受铁锤敲打，以保护内外管不受损害。

提土：将旋转杆穿过取土内管2的通孔5，不断旋转旋转杆，直到扭断进入取土内管2中的冻土，边旋转边向上取出内管2。

取土：将取土内管2的两部分分开，取出完好的冻土原状土样，用钢锯分层切割土壤样本。

本发明的优点具有以下优点：

1、该取样装置结构简单，操作方便，两个人就可以对设备进行搬运和操作，完全满足农业取土要求便携、易操作的特点。

2、取土内外管采用不锈钢，入土切削刃口、环形凸起都通过铣削加工而成，扛冲击强度大，硬度高，可以承受冲击力及冻胀作用力。

3、本发明采用预埋式套管装置，在使用过程中不需要挖掘土壤剖面，不需要费力取土，凭两个人操作，就可以获取很大深度内的剖面原状冻结土壤样品。

4、由于本发明的取土内管是由两个密接半圆薄管组合而成，在取得原状冻土土样之后，可以轻松将筒体分为两个部分，无需推出挤压土样，即可得到完好的原状土壤样品。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。

Claims (5)

1.一种原状冻土取样装置，其特征在于，包括取土内管（2）以及同轴套设在其外部的外管（3）；

所述外管（3）下端设置有入土切削刃口（7），所述外管（3）下端的内壁上设置有靠近所述入土切削刃口（7）的环形凸起（6）；

所述取土内管（2）为多个半径及长度相同的管片拼接而成的圆管，所述取土内管（2）外径大于所述环形凸起（6）的内径；所述取土内管（2）下端与所述环形凸起（6）接触，上端露出所述外管（3）。

2.根据权利要求1所述的原状冻土取样装置，其特征在于，所述取土内管（2）为两个半径及长度相同的半圆管片拼接而成的圆管。

3.根据权利要求1所述的原状冻土取样装置，其特征在于，所述冻土取样装置还包括同轴套设在所述取土内管（2）露出端的端帽（1），所述端帽（1）的内径小于所述外管（3）的外径，所述端帽（1）的长度大于所述取土内管（2）露出端的长度。

4.根据权利要求3所述的原状冻土取样装置，其特征在于，所述端帽（1）外径大于所述外管（3）的外径，所述端帽（1）的帽沿具有沿所述外管（3）外壁延伸的管状结构，所述管状结构的内径等于所述外管（3）的外径。

5.根据权利要求2所述的原状冻土取样装置，其特征在于，所述取土内管（2）露出端沿其横截面的直径方向开设有两个相对的通孔（5），所述取样装置还包括旋转杆，所述旋转杆直径小于所述通孔（5）的孔径，长度大于所述取土内管（2）横截面的直径。

Images