CN111579284A - 一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器 - Google Patents

Abstract

一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器，本发明为解决冻土区土壤采用现有技术无法取得分层的原状土壤，无法长途搬运，无法进行较深层次的土壤取样的问题。本发明的两个定滑轮固定在支架上的横梁上，动滑轮设置在两个定滑轮的下方，动滑轮上配有吊钩，吊钩与重锤上的吊环连接，拉绳绕过动滑轮后分两侧分别穿过相应的定滑轮，动滑轮与重锤连接，重锤下端插入取样钢管中，垫片钢套设置在重锤与取样钢管之间，且垫片钢套套装在取样钢管的上部，取样钢管的上部两侧对称设置有钢块，取样钢管的下部设置有取样口，取样钢管的下端设置在底座的圆孔中，两个千斤顶对称设置在取样钢管的两侧，且千斤顶位于钢块与底座之间。本发明用于冻土区土壤取样。

Description

一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器

技术领域

本发明涉及一种土壤测量领域，具体涉及一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器。

背景技术

针对北方冻土区土壤，尤其是含冰量较高的土壤，土壤取样长期存在以下问题：(1)一般土钻无法进行冻土的取样，更无法取得分层的原状土壤；(2)采用人工刨土挖坑取样的方法，将耗费大量人工，且土壤分层的完整性却无法保证；(3)大型的动力机械也无法在野外施工，且无法长途搬运；(4)柴油和汽油等动力切割设备禁止在北方林区使用(防火要求)，且无法进行较深层次的土壤取样(通常情况取样深度只能1米以内)。

发明内容

本发明为了解决北方冻土区土壤采用现有技术无法取得分层的原状土壤，土壤分层的完整性无法保证，无法长途搬运，无法进行较深层次的土壤取样的问题，而提供一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器，其组成包括支架、动滑轮、拉绳、重锤、垫片钢套、取样钢管、底座、两个千斤顶和两个定滑轮，两个定滑轮固定在支架上的横梁上，动滑轮设置在两个定滑轮的下方，动滑轮上配有吊钩，吊钩与重锤上的吊环连接，拉绳绕过动滑轮后分两侧分别穿过相应的定滑轮，动滑轮与重锤连接，重锤下端插入取样钢管中，垫片钢套设置在重锤与取样钢管之间，且垫片钢套套装在取样钢管的上部，取样钢管的上部两侧对称设置有钢块，取样钢管的下部设置有取样口，取样钢管的下端设置在底座的圆孔中，两个千斤顶对称设置在取样钢管的两侧，且千斤顶位于钢块与底座之间。

进一步的，所述两个定滑轮之间的中心间距为0.4m～0.5m。

进一步的，所述两个上滑轮以重锤轴线为中心对称设置。

进一步的，所述重锤由吊环、圆盘和钢筋组成，吊环固装在圆盘的上端面上，钢筋设置在圆盘的下部，且钢筋与圆盘连接处采用螺丝扣连接。

进一步的，所述钢块距离取样钢管的上端管口为12cm。

进一步的，取样口下边沿距离取样钢管下端口15cm，取样口为15cm×5cm。

进一步的，底座由上板、下板、两个上立板、两个下立板和两个定位杆组成，两个下立板分别垂直设置在下板的两端，下立板沿上下高度设置有数个下通孔，下立板的上端面设置有安装槽，两个上立板分别垂直设置在上板的两端，上立板沿上下高度设置有数个上通孔，两个上立板对应两个下立板，且上立板插入安装槽中，两个定位杆分别穿插在两侧的下通孔和上通孔中，上板设置有上圆孔，下板设置有下圆孔，下圆孔与上圆孔正对。

本发明的有益效果是：

1、本发明的土壤样品取样器采用人工与机械结合的技术原理，利用物体重力作为动力来源，适用于北方冻土区冻结土壤进行取样原状土壤分层取样，采集土壤深度可达1.5m，一般人工土钻无法到达此深度。

2、本发明的各部分组件可拆卸组装，总体重量小于0.5t，便于运输，需要2人即可完成操作；可采集不同深度的完整土壤样品；无易燃动力装置。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图；

图2是重锤4的结构示意图；

图3是取样钢管6的结构示意图；

图4是垫片钢套5的剖面图；

图5是底座8的结构示意图。

具体实施方式

结合图1～图5说明本实施方式，本实施方式包括支架1、动滑轮2、拉绳3、重锤4、垫片钢套5、取样钢管6、底座8、两个千斤顶7和两个定滑轮9，两个定滑轮9固定在支架1上的横梁上，动滑轮2设置在两个定滑轮9的下方，动滑轮2上配有吊钩2-1，吊钩2-1与重锤4上的吊环4-1连接，拉绳3绕过动滑轮2后分两侧分别穿过相应的定滑轮9，动滑轮2与重锤4连接，重锤4下端插入取样钢管6中，垫片钢套5设置在重锤4与取样钢管6之间，且垫片钢套5套装在取样钢管6的上部，重锤下落时，若直接击打取样钢管6，会导致上部边缘受损，为此设置了垫片钢套5，垫片钢套5和取样钢管6的材质均为钨钢，取样钢管6的上部两侧对称设置有钢块6-1，取样钢管6的下部设置有取样口6-2，取样钢管6的下端设置在底座8的圆孔中，两个千斤顶7对称设置在取样钢管6的两侧，且千斤顶7位于钢块6-1与底座8之间。取样钢管6的长度根据采样深度配置，配置1.2m、1.5、1.8m共3种长度，最大取样深度1.5m。取样钢管6由无缝钨钢制成，上下通透，取样钢管6的内径10cm，壁厚0.4cm，取样钢管6的壁厚上下一致(目前大多手动土钻对取土管口进行了锐化处理，使得下端钢管厚度变薄，但北方冻土硬度高，受重力打击下压后会导致管口崩裂和卷曲，因此必须保证下端管口保持一定厚度和硬度)。钢块6-2主要用于取完土壤样品后，由千斤顶7顶住此钢块6-2，可使整个取样钢管6从土壤中取出。

动滑轮2和两个定滑轮9构成滑轮组，支架1由直径5cm镀锌管焊制而成，用来吊装滑轮组及重锤4、垫片钢套5、取样钢管6的组件。支架1的整体高2.8m、宽2m，支架1的两脚有固定地锚，固定在地面使用。

千斤顶采用轿车千斤顶即可。

所述两个定滑轮9之间的中心间距为0.4m～0.5m。

所述两个上滑轮9以重锤4轴线为中心对称设置。

所述重锤4由吊环4-1、圆盘4-2和钢筋4-3组成，吊环4-1固装在圆盘4-2的上端面上，钢筋4-3设置在圆盘4-2的下部，且钢筋4-3与圆盘4-2连接处采用螺丝扣连接。按照土壤性质，圆盘4-2共有20kg、30kg和40kg重量的3个型号，钢筋4-3的直径3cm，钢筋4-3有不同长度，其长度分别为0.6m、0.8m和1.0m。

所述钢块6-1距离取样钢管6的上端管口为12cm。这样设计便于千斤顶7能将取样钢管6从土壤中取出。

取样口6-2下边沿距离取样钢管6下端口15cm，取样口6-2为15cm×5cm。取样口6-2便于土样的获取。

底座8由上板8-1、下板8-2、两个上立板8-3、两个下立板8-4和两个定位杆8-5组成，两个下立板8-4分别垂直设置在下板8-2的两端，下立板8-4沿上下高度设置有数个下通孔8-4-1，下立板8-4的上端面设置有安装槽8-4-2，两个上立板8-3分别垂直设置在上板8-1的两端，上立板8-3沿上下高度设置有数个上通孔8-3-1，两个上立板8-3对应两个下立板8-4，且上立板8-3插入安装槽8-4-2中，两个定位杆8-5分别穿插在两侧的下通孔8-4-1和上通孔8-3-1中，上板8-1设置有上圆孔8-1-1，下板8-2设置有下圆孔8-2-1，下圆孔8-2-1与上圆孔8-1-1正对。上板8-1与下板8-2尺寸一致，长60cm，宽30cm，由0.4cm厚度的钢板制成，上圆孔8-1-1和下圆孔8-2-1的直径均为10cm，取样钢管6从上圆孔8-1-1和下圆孔8-2-1中垂直插入。上立板8-3和下立板8-4的高度均为30cm，上立板8-3的宽度为10cm、厚度为4cm，下立板8-4的宽度为11cm、厚度为15cm，上圆孔8-1-1和下圆孔8-2-1的孔径均为1cm，数个上圆孔8-1-1中每相邻两孔之间的孔距为3cm，数个下圆孔8-2-1中每相邻两孔之间的孔距为3cm，通过定位杆8-5插孔的高度来调整底座8的高度。

本发明的工作原理：

首先，根据土壤质地硬度情况选择重锤4，将其吊挂在动滑轮2下；通过两个人分别从两侧拉拽拉绳3，使重锤4提起，重锤4被人工吊起后，操作者松开拉绳3，重锤4自由下落并击打垫片钢套5，垫片钢套5将作用力传导至下部的取样钢管6，取样钢管6在重锤4的敲击下逐渐向下压入土壤中，反复操作，使取样钢管6达到取样的深度，见图1。

采集土样时，去掉重锤4和垫片钢套5，将千斤顶7稳固定在钢块6-1与底座8之间，升起千斤顶7，用千斤顶7的推力，逐渐使取样钢管6抬出土壤，然后进行人工采集取样钢管6内的土壤样品。

Claims (7)

1.一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器，其特征在于：所述取样器包括支架(1)、动滑轮(2)、拉绳(3)、重锤(4)、垫片钢套(5)、取样钢管(6)、底座(8)、两个千斤顶(7)和两个定滑轮(9)，两个定滑轮(9)固定在支架(1)上的横梁上，动滑轮(2)设置在两个定滑轮(9)的下方，动滑轮(2)上配有吊钩(2-1)，吊钩(2-1)与重锤(4)上的吊环(4-1)连接，拉绳(3)绕过动滑轮(2)后分两侧分别穿过相应的定滑轮(9)，动滑轮(2)与重锤(4)连接，重锤(4)下端插入取样钢管(6)中，垫片钢套(5)设置在重锤(4)与取样钢管(6)之间，且垫片钢套(5)套装在取样钢管(6)的上部，取样钢管(6)的上部两侧对称设置有钢块(6-1)，取样钢管(6)的下部设置有取样口(6-2)，取样钢管(6)的下端设置在底座(8)的圆孔中，两个千斤顶(7)对称设置在取样钢管(6)的两侧，且千斤顶(7)位于钢块(6-1)与底座(8)之间。

2.根据权利要求1所述一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器，其特征在于：所述两个定滑轮(9)之间的中心间距为0.4m～0.5m。

3.根据权利要求1或2所述一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器，其特征在于：所述两个上滑轮(9)以重锤(4)轴线为中心对称设置。

4.根据权利要求3所述一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器，其特征在于：所述重锤(4)由吊环(4-1)、圆盘(4-2)和钢筋(4-3)组成，吊环(4-1)固装在圆盘(4-2)的上端面上，钢筋(4-3)设置在圆盘(4-2)的下部，且钢筋(4-3)与圆盘(4-2)连接处采用螺丝扣连接。

5.根据权利要求1、2或4所述一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器，其特征在于：所述钢块(6-1)距离取样钢管(6)的上端管口为12cm。

6.根据权利要求5所述一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器，其特征在于：取样口(6-2)下边沿距离取样钢管(6)下端口15cm，取样口(6-2)为15cm×5cm。

7.根据权利要求6所述一种适用于北方冻土区的土壤样品取样器，其特征在于：底座(8)由上板(8-1)、下板(8-2)、两个上立板(8-3)、两个下立板(8-4)和两个定位杆(8-5)组成，两个下立板(8-4)分别垂直设置在下板(8-2)的两端，下立板(8-4)沿上下高度设置有数个下通孔(8-4-1)，下立板(8-4)的上端面设置有安装槽(8-4-2)，两个上立板(8-3)分别垂直设置在上板(8-1)的两端，上立板(8-3)沿上下高度设置有数个上通孔(8-3-1)，两个上立板(8-3)对应两个下立板(8-4)，且上立板(8-3)插入安装槽(8-4-2)中，两个定位杆(8-5)分别穿插在两侧的下通孔(8-4-1)和上通孔(8-3-1)中，上板(8-1)设置有上圆孔(8-1-1)，下板(8-2)设置有下圆孔(8-2-1)，下圆孔(8-2-1)与上圆孔(8-1-1)正对。

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