CN109655307A - 一种原状土壤采样器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种原状土壤采样器，包括：内钻杆、与内钻杆的上下两端分别连接的转动手柄和内钻头、套在内钻头外的外钻头、套在内钻杆外并与外钻头连接的外钻杆、连接于外钻杆顶端的锤击平台、圆锤和样品存放盒；内钻杆和外钻杆上均设有若干个插栓孔，通过插栓穿过插栓孔以固定内钻杆和外钻杆；内钻头的顶部具有封堵、侧壁设有排气孔、底部具有若干个刀口，通过刀口钻进，通过堵头阻挡土壤进入内钻杆，通过排气孔排出内钻头的空气；圆锤在卸下转动手柄和拔出插栓后撞击锤击平台，以使得外钻头随外钻杆继续钻进；外钻头的底部具有收口，以采集土壤；样品存放盒对准收口以存放外钻头内的土壤。本发明成本低廉、简单实用、采样精确、易携带。
Description
技术领域
本发明涉及土壤环境监测技术领域，尤其涉及一种原状土壤采样器。
背景技术
在土壤环境调查工作中，能够采集某一确定深度的原状土并完好保存，是进行下一步土壤中所含物质成分检测和土工试验的基础，是准确判断土壤成分、了解土壤性质参数、评价土壤污染程度、进行土壤研究的关键。
现有土壤采样技术主要分为机械动力和人工两类，机械动力类采样器如柴油钻机以柴油机为动力，靠钻杆的转动带动钻头同时施以压力，使钻头向下钻进，到达取土位置后将钻头拔出，用铁锤敲击振动钻头或用水冲的方式将土样取出。机械动力类采样器价格昂贵，机器笨重，对采样环境要求高，某些区域受地形或空间限制无法采用机械动力类采样器作业；样品采集后采用敲击钻头或用水冲的方式将土样取出容易破环土壤本来性状，降低采集土样的代表性或使土样受到污染。常用的人工取土器通常由T形把手、钻杆和钻头组成，钻头前端多为螺旋钻头。此种手工取土钻在钻头钻进过程中会对土壤造成搅动，破环土壤原始性状；样品取出时需要敲击振动使土壤从钻头抖落，某些粘性土或含水率较高的土样无法快速取出，降低采样效率，样品取出过程中又进一步破环了样品的完整性。此外，以上各种采样器都不具备与之配套的土壤样品保存装置，在样品保存和运输过程中容易对样品造成二次污染或改变样品性状。
因此，开发一种便于携带、采样高效、能保持土壤原始性状的精确土壤采样器很有必要。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种原状土壤采样器，成本低廉、简单实用、采样精确、易携带。
为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：一种原状土壤采样器，包括：内钻杆、与所述内钻杆的上下两端分别连接的转动手柄和内钻头、套在所述内钻头外的外钻头、套在所述内钻杆外并与外钻头连接的外钻杆、连接于所述外钻杆顶端的锤击平台、圆锤和样品存放盒；
所述内钻杆和外钻杆上均设有若干个插栓孔，通过插栓穿过所述插栓孔以固定内钻杆和外钻杆；
所述内钻头的顶部具有封堵、侧壁设有排气孔、底部具有若干个刀口，通过所述刀口钻进，通过所述堵头阻挡土壤进入内钻杆，通过所述排气孔排出内钻头的空气；
所述圆锤用于在卸下转动手柄和拔出插栓后撞击锤击平台，以使得所述外钻头随外钻杆继续钻进；所述外钻头的底部具有收口，用于采集土壤；所述样品存放盒对准收口以存放外钻头内的土壤。
进一步地，所述转动手柄呈T形、其下端为圆筒状，所述转动手柄的下端设有第一接口，通过所述第一接口与内钻杆连接。
进一步地，所述内钻杆的上下两端具有第二接口，通过第二接口与转动手柄的第一接口连接。
进一步地，所述内钻头的顶端设有第三接口，所述内钻杆的第二接口与内钻头的第三接口连接。
进一步地，所述外钻头的顶端设有第四接口，所述外钻杆的上下两端具有第五接口，所述外钻杆的第五接口与外钻头的第四接口、锤击平台分别连接。
进一步地，所述内钻杆和外钻杆上均标有刻度，以分别确定采样量和采样深度。
进一步地，所述样品存放盒包括两个相同的一端开口的半圆筒。
进一步地，所述样品存放盒配有盖帽和封口盖，所述盖帽扣在样品存放盒未开口的一端，以将所述样品存放盒的两半固定；所述封口盖封口样品存放盒开口的一端。
进一步地，所述封口盖带有一个转动杆，所述转动杆下端连接有挡片。
进一步地，所述内钻头的侧壁上设有开缝，以方便清理所述内钻头内的余土。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)通过内、外钻杆上的刻度，可以精确确定采样深度，准确控制每个点位的采样量；(2)内钻头底部具有螺旋刀口可以使内钻头向下钻进更省力，通过向下锤击不具有螺旋刀口的外钻头，最大限度的减少了对土样的扰动；(3)通过内钻头将土样推入样品盒，提高了取样效率，同时保持了土壤的原始状态；(4)采用与采样器配套的样品盒，样品存储运输过程中可以避免外界对土样的影响，避免二次污染，同时采用统一的样品盒，便于样品的存储、运输和管理；(5)相比机械动力钻，此采样器成本低廉，简单实用，易携带，适合野外采样使用。
附图说明
图1是本发明实施例一的原状土壤采样器的结构示意图；
图2是本发明实施例一的内钻头的结构示意图；
图3为本发明的样品存放盒的结构示意图；
图4为本发明的圆锤的结构示意图；
图5为本发明实施例二的内钻头的结构示意图。
图中：1-转动手柄，2-第一接口，3-锤击平台，4-插栓，5-内钻杆，6-插栓孔，7-外钻杆，8-第二接口，9-第二接口，10-第四接口，11-封堵，12-外钻头，13-内钻头，14-收口，15-刀口，16-排气孔，17-圆锤，18-盖帽，19-样品存放盒，20-开口，21-封口盖，22-挡片，23-开孔，24-转动杆，25-第五接口，26-开缝。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
实施例一
如图1所示，本发明的实施例一公开了一种原状土壤采集器，包括：转动手柄1、内钻杆5、外钻杆7、内钻头13、外钻头12、锤击平台3、圆锤17和样品存放盒19，优选的，所述转动手柄1、内钻杆5、外钻杆7、内钻头13、外钻头12、锤击平台3、圆锤17的材质为不锈钢304。
优选的，所述转动手柄1呈T形、其下端为圆筒状。所述转动手柄1的下端设有第一接口2，通过所述第一接口2与内钻杆5连接；优选的，所述第一接口2为螺纹接口。
所述内钻杆5上标有刻度，以确定采样量。其上下两端具有第二接口8，可通过第二接口8与转动手柄1的第一接口2连接，所述内钻杆5上具有一系列垂直分布的插栓孔6。如图2所示，所述内钻头13的顶端设有第三接口9，所述内钻杆5的第二接口8与内钻头13的第三接口9连接。优选的，所述第二接口8和第三接口9均为螺纹接口。所述内钻头13的顶部具有封堵11，所述封堵11下方具有排气孔16，所述排气孔16设于内钻头13的侧壁上。所述内钻头13的底部具有若干个刀口15；优选的，所述刀口15为螺旋刀口。所述内钻头13适用于含水率低、粘性小的土，其中的余土容易快速取出。
所述外钻头12套在内钻头13外，其底端具有斜面的收口14，所述收口14与内钻头13贴近、其余部分与所述内钻头13有一定缝隙。所述外钻头12的顶端设有第四接口10，所述外钻杆7的上下两端具有第五接口25，所述外钻头12的第四接口10与外钻杆7的第五接口25连接。优选的，所述第四接口10和第五接口25均为螺纹接口。所述外钻杆7上标有刻度，以确定采样深度。优选的，所述外钻杆7与内钻杆5的长度相等。所述外钻杆7上具有一系列垂直分布的插栓孔6，插栓4可依次穿过外钻杆7、内钻杆5的插栓孔6以将外钻杆7、内钻杆5固定。所述外钻杆7的顶端(也即接近所述转动手柄1处)具有锤击平台3，优选的，所述锤击平台3为圆环，所述内钻杆5穿过锤击平台3的圆孔与转动手柄1的下端连接。
如图3和4所示，所述采样器还配有圆锤17和样品存放盒19，所述圆锥17用于撞击锤击平台3，在所述圆锤17上还设有开孔23。所述样品存放盒19用于存放采样器采集的样品，优选的，所述样品存放盒19由两个相同的一端开口的半圆筒组成，所述样品存放盒19的开口20为斜面，所述开口20的大小与外钻头12的斜面收口14相匹配，刚好可以将外钻头12装下，卡在所述样品盒开口20处。所述样品存放盒19配有盖帽18和封口盖21，在所述样品存放盒19两半圆筒对齐扣在一起时，可将所述盖帽18扣在样品存放盒19未开口的一端，以将所述样品存放盒19的两半固定；所述开口20可用封口盖21封口，所述封口盖21带有一个转动杆24，所述转动杆24下端连接有挡片22，所述挡片22的直径略小于样品存放盒19直径；当封口盖21套在样品存放盒19开口一端时，可通过转动杆24调节挡片22在样品存放盒中的位置。优选的，所述挡片22为圆形。
本发明的具体实施过程：到达取样位置后，根据取样深度安装合适长度的所述内钻杆5和外钻杆7，使所述内钻头13的刀口15垂直对准采样点，双手按压并所述转动手柄1，将所述内钻头13垂直向土壤钻进；此时上层土壤通过所述刀口15进入内钻头13，所述内钻头13内的空气通过排气孔16排出，土壤受所述封堵11的阻挡不会进入内钻杆5；到达取样深度后停止钻进，将所述转动手柄1卸下，拔出所述插栓4，使用所述圆锤17向下撞击锤击平台3，可穿过所述圆锤17的开孔23在内钻杆5上再接一根内钻杆5，沿所述内钻杆5上下撞击以保证外钻杆7垂直受力；此时所述内钻头13保持不动，所述外钻头12在外钻杆7的推动下继续向更深土层钻进，土样进入所述外钻头12。撞击过程中观察内钻杆的刻度，所述锤击平台3下降距离减去刀口15的垂直长度即为样品采集长度。所述外钻头12达到采样深度后，取下所述圆锤17，再选择合适位置的插栓孔6将插栓4插入，以固定所述内钻杆5和外钻杆7。将所述转动手柄1安装到内钻杆5上，向上将所述采样器拔出地面，取下所述插栓4，将安装好所述盖帽18的样品存放盒19的开口20对准外钻头13的收口14，推动所述转动手柄1，所述内钻头13推动外钻头12内的原状土样进入样品存放盒19。把所述封口盖21套在样品存放盒开口20处，拧动所述转动杆24，使所述挡片22顶住土样，达到封口的目的。将所述内钻头13中的余土完全抖出，进行下一个样品的采集。将装了土样的样品存放盒19放在样品箱中，运回实验室进行样品成分测试或土工试验。
实施例二
本发明的实施例二公开了另一种原状土壤采集器，实施例二与实施例一的差别在于：所述内钻头13的结构，其他的结构均相同。如图5所示，所述内钻头13的侧壁上设有开缝26，适用于含水率较高、粘性大的土样，其中的余土不易取出，利用所述开缝26方便快速清理余土，而粘性土不会从所述开缝26掉落到内外钻13、外钻头12之间的缝隙、影响所述采样器的使用。
本发明的实施例中的关键点：
1.内、外钻杆上都有刻度，可以通过外钻杆的刻度确定采样深度，通过内钻杆的刻度确定采样量，达到精准采样；
2.安装在顶端的内钻杆和外钻杆上的插栓孔直径要尽量小，个数足够多，相应的插栓也较细，方便于外钻杆相对于内钻杆错开几乎任意距离时，插栓都可以有合适的插栓孔插入将内外钻杆固定；
3.内钻头和外钻头之间缝隙应较小，在消除内外钻头相对滑动时的阻力同时，使内钻头直径增加量尽可能的小，以减小内钻头钻进时的阻力；
4.样品保存盒的盖帽和封口盖的内径略大于样品保存盒外径，封口盖的挡片直径略小于样品保存盒内径；
5.外钻头底端为斜面收口，可以防止土壤进入内、外钻头之间的缝隙，又可以减小内钻头钻进时的阻力；
6.圆锤的开孔直径应大于内钻杆直径，使内钻杆可以轻松穿过；
7.排气孔设于内钻头封堵的之下的侧壁上，既可以防止土壤进入内钻杆，又可以将内钻头里的空气排掉，使内钻头顺利钻进；
8.内钻头可以有两种类型，对于含水率低，粘性小的土，内钻头中的余土容易快速取出，可采用上面所述带有排气孔的圆筒状闭合钻头；对于含水率较高，粘性大的土样，内钻头中的余土不易取出，内钻头可采用管的一侧有取样开口的钻头，方便内钻头里的余土快速清理，而粘性土不会从侧面开口掉落到内外钻头之间的缝隙，影响采样器的使用；
9.取样时尽量将样品存放盒和采样器水平放置，推动手柄，防止样品在样品存放盒内垂直掉落，扰乱土样；
10.当采样深度较大时，内、外钻杆安装较多，采样器长度变长，以便推动转动手柄把样品推进样品存放盒，拔出采样器后，可将部分内、外钻杆拆卸，再进行取样工作。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)通过内、外钻杆上的刻度，可以精确确定采样深度，准确控制每个点位的采样量；(2)内钻头底部具有螺旋刀口可以使内钻头向下钻进更省力，通过向下锤击不具有螺旋刀口的外钻头，最大限度的减少了对土样的扰动；(3)通过内钻头将土样推入样品盒，提高了取样效率，同时保持了土壤的原始状态；(4)采用与采样器配套的样品盒，样品存储运输过程中可以避免外界对土样的影响，避免二次污染，同时采用统一的样品盒，便于样品的存储、运输和管理；(5)相比机械动力钻，此采样器成本低廉，简单实用，易携带，适合野外采样使用。
值得说明的是：在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种原状土壤采样器，其特征在于：包括：内钻杆、与所述内钻杆的上下两端分别连接的转动手柄和内钻头、套在所述内钻头外的外钻头、套在所述内钻杆外并与外钻头连接的外钻杆、连接于所述外钻杆顶端的锤击平台、圆锤和样品存放盒；
所述内钻杆和外钻杆上均设有若干个插栓孔，通过插栓穿过所述插栓孔以固定内钻杆和外钻杆；
所述内钻头的顶部具有封堵、侧壁设有排气孔、底部具有若干个刀口，通过所述刀口钻进，通过所述堵头阻挡土壤进入内钻杆，通过所述排气孔排出内钻头的空气；
所述圆锤用于在卸下转动手柄和拔出插栓后撞击锤击平台，以使得所述外钻头随外钻杆继续钻进；所述外钻头的底部具有收口，用于采集土壤；所述样品存放盒对准收口以存放外钻头内的土壤。
2.根据权利要求1所述的原状土壤采样器，其特征在于：所述转动手柄呈T形、其下端为圆筒状，所述转动手柄的下端设有第一接口，通过所述第一接口与内钻杆连接。
3.根据权利要求2所述的原状土壤采样器，其特征在于：所述内钻杆的上下两端具有第二接口，通过第二接口与转动手柄的第一接口连接。
4.根据权利要求3所述的原状土壤采样器，其特征在于：所述内钻头的顶端设有第三接口，所述内钻杆的第二接口与内钻头的第三接口连接。
5.根据权利要求1所述的原状土壤采样器，其特征在于：所述外钻头的顶端设有第四接口，所述外钻杆的上下两端具有第五接口，所述外钻杆的第五接口与外钻头的第四接口、锤击平台分别连接。
6.根据权利要求1所述的原状土壤采样器，其特征在于：所述内钻杆和外钻杆上均标有刻度，以分别确定采样量和采样深度。
7.根据权利要求1所述的原状土壤采样器，其特征在于：所述样品存放盒包括两个相同的一端开口的半圆筒。
8.根据权利要求7所述的原状土壤采样器，其特征在于：所述样品存放盒配有盖帽和封口盖，所述盖帽扣在样品存放盒未开口的一端，以将所述样品存放盒的两半固定；所述封口盖封口样品存放盒开口的一端。
9.根据权利要求8所述的原状土壤采样器，其特征在于：所述封口盖带有一个转动杆，所述转动杆下端连接有挡片。
10.根据权利要求1所述的原状土壤采样器，其特征在于：所述内钻头的侧壁上设有开缝，以方便清理所述内钻头内的余土。
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