CN107976332A - 一种简便省力的野外原状土柱采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种简便省力的原状土柱采集装置，它包括基座1、采样管垂直夹板2、基座受力辅助延长杆的套管3、具有着力孔的垂直钢管4、基座受力辅助延长杆5、压杆6、压杆延长杆8、压板9和压杆支点10，采样管11等构件组成。其中，基座1焊接具有着力孔的垂直钢管4和采样管垂直夹板2；基座受力辅助延长杆5连接基座1，以增强基座受力范围；压杆延长杆8连接压杆6，增加压杆压力；压板6置于土柱采样管11上端，使压杆6的压力均匀于土柱采样管11上；压杆支点10置于压板9上面，提供压杆6下压力的支点。本发明基于杠杆原理，通过压杆9向下施加压力将土柱采样管11垂直压入土中，装置制造方便，材料便宜，使用省力，采样过程不破坏土壤原有土层，可大大提高了原状土柱的采集效率。
Description
技术领域
本发明属于土壤环境采样技术领域，具体地涉及一种简便省力一种简便省力的野外原状土柱采样装置。
背景技术
土壤元素生物地球化学行为、土壤污染防治、气候变化等土壤圈科学内涵及机理研究有时需要采集一定深度的原状土柱，开展切割分层或者模拟野外环境进行培养研究，原状土柱采集的完整性及原始状态，决定研究过程的可靠性和结论的严谨性。这种基于培养或者模拟研究为目的的原状土柱采集，有别于检测为目的土柱采样，更加要求减少对原状土柱的干扰。因此，剖面取土、土钻取土等野外土柱取样行为不适合，而环刀法采集的原状土柱在土体量和深度上满足不了需求。基于动力的原状土柱采样系统（如Geoprobe设备）虽然在采样深度和机械性上具有较好的优势，但在野外道路不适宜的条件下，很难开展。而基于人力的野外原状土柱采样设备，具有较大人力消耗的缺点，而且在外力使用过程，由于采样管的振动，干扰原状土柱的原始状态。另外，这些野外原状土柱采样装置，往往需要专业的设备制造厂商进行加工制作，成本高且不易购买。而高成本和固定式的设备制作限制某些实验设计过程对不同土柱直径的特殊需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种便简便省力的原位土柱取样装置，通过杠杆原理将土柱采样管垂直压入土中，这种直接且均匀的外力作用方式，可减少锤击等外力振动对土体原始状态的干扰。整套设备成本低，制作简单，可拆卸，便于携带，在保证土层原始状态下，大大提高了原状土柱的采集效率。
为实现上述目的，作为本发明提供的一种简便省力的野外原状土柱采样装置，包括：基座、基座受力辅助延长杆、压杆、压杆延长杆、压板和压杆支点；
所述的基座由不同的钢材质方形管焊接而成，所述基座受力辅助延长杆连接与基座安置采样管位置的另一端，所述的压杆是在采样过程中一端连接基座的着力孔，用杠杆作用向下施加压力，所述的压杆延长杆套在压杆内，起增长压杆力臂长度的作用，所述压板在采样过程是置于采样管上端，所述压杆支点是在采样过程中置于压板上面。
其中，所述基座由不同的钢材质方形管焊接而成，方形格状底座一端的平行横梁上根据所需的土柱采样管直径，焊接两块直立U型夹板，防止采样过程采样管的左右倾斜；在第二方格垂直横梁中间焊接一块从上至下具有孔洞的方形钢管，作为杠杆下压的着力点；方形格状底座另一端平行横梁两侧各焊接一段方形管，用于连接基座受力辅助延长杆，增加基座在采样过程反作用力范围。整个基座的设计尺寸大小可根据所需土柱直径按本发明的形状进行相应的钢管焊接；
上述基座受力辅助延长杆，为方形钢管焊接而成，呈U字形，U形开头端可套在基座两侧的方形管中，根据采用过程的应力需要拉出，以增加基座的反作用力范围；
上述压杆是一段方形钢管，钢管一端焊接10 cm长度钢条，钢条超出钢管3-5 cm，钢条直径略小于基座着力孔直径，压杆作为提供向下作用力的杠杆；
上述压杆延长杆亦为方形钢管焊接而成，呈T字形结构，钢管直径小于压杆内径，T形端作为提供下压力把手，另一端套入压杆中，拉出延长杆可增加压杆的杠杆的力臂长度；
上述压板为1.0 cm厚度的正方形钢板，正方形边长大于所用采样管直径1.0 cm，压板将杠杆压力均匀作用与采样管，使采样管垂直下压进入土壤；
上述压杆支点为一段圆柱形钢管，长度与正方形钢板相当，厚度大于0.5 cm，起杠杆支点作用；
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的简便省力的野外原状土柱采样装置是根据杠杆原理，将所需采样管通过杠杆下压力垂直压入土壤。整个装置材料为钢管，制作过程主要为焊接和钻孔，一般的钢材制作区即可根据实验需求进行及时制作，部件间可拆卸，携带方面，采样过程通过杠杆原理，在减少原状土柱扰动的要求下，可大幅度节省人力消耗，提高原状土柱的采样效率，具有价格便宜、操作及携带简便和使用省力等优点，为各种原状土柱实验研究提供技术支持。
附图说明：
图1为本发明野外原状土柱采样装置使用过程的立面图；
图2为本发明野外原状土柱采样装置各组成部件的立面图；
附图标记含义说明：
1、基座；2、采样管垂直夹板；3、基座受力辅助延长杆的套管；4、具有着力孔的垂直钢管；5、基座受力辅助延长杆；6、压杆；7、钢条；8、压杆延长杆；9、压板；10、压杆支点；11、采样管。
具体实施方式：
根据实验需求选择相应直径和材质的采样管，以采样管的直径为依据，焊接本发明装置的所需布局，按顺序将本发明装置的各部件连接起来，在基座远离采样管的一端压上重物（也可让其他采样人员踩住）；压杆上端突出钢条插入基座的着力孔，调节压杆及压杆延长杆的力臂长度，用力下压；当压杆接近平行与压板时，下移压杆连接基座着力孔的位置，使得压杆处于向上倾斜角度，继续下压，重复上述动作直至采样管达到采样要求。移开本发明装置，用铁锹等工具移除采样管周边土壤，小心将采样管垂直移出，根据实验需求对原状土柱进行相应处理并运回实验室。
Claims (7)
1.一种简便省力的野外原状土柱采集装置，它包括基座、基座受力辅助延长杆、压杆、压杆延长杆、压板和滚筒；
所述基座（1）方形钢管焊接，呈方格状；（2）基座一端垂直焊接采样管固定夹板；（3）基座中间焊接从上至下钻有着力孔的方形钢管；（4）基座另一端平行焊接两段方形钢管；（5）基座受力辅助延长杆由钢管焊接而成，一端可以连接基座的方形钢管；（6）压杆是一段方形钢管，一端焊接钢条，连接基座着力孔；（7）压杆延长杆由方形钢管焊接而成，呈T字形，套入压杆；（8）压板是正方形钢板，置于采样管上端；（9）压杆支点为圆柱形钢管，置于压板上面。
2.如权利要求1所述的野外原状土柱采集装置，其特征在于，所述基座为方形钢管焊接而成（1）放置采样管那端焊接垂直固定夹板；（2）靠近固定夹板的横梁中间焊接具有着力孔的钢管；（3）基座另一端外侧焊接两段方形钢管。
3.如权利要求1所述的野外原状土柱采集装置，其特征在于，所述基座受力辅助延长杆钢管焊接而成，呈U形，U开口处套入基座两侧的方管中。
4.如权利要求1所述的野外原状土柱采集装置，其特征在于，所述压杆是一段方形钢管，钢管一端焊接一小段钢条，钢条可接入基座的着力孔。
5.如权利要求1所述的野外原状土柱采集装置，其特征在于，所述压杆延长杆为方形钢管焊接而成，呈T字形，T形端为下压力把手，另一端套入压杆中。
6.如权利要求1所述的野外原状土柱采集装置，其特征在于，所述压板为正方形钢板，采样过程时是置于采样管上端。
7.如权利要求1所述的野外原状土柱采集装置，其特征在于，所述压杆支点为圆柱形钢管，采样过程时是置于压板上面。
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