CN114199613A - 一种可测土样含水量的薄壁取土器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种可测土样含水量的薄壁取土器，涉及岩土工程勘察设备技术领域，解决了取土器含水量测量和土样采取的质量低的问题。该可测土样含水量的薄壁取土器包括基座、取土组件和检测组件；其中，基座的第一端用于与钻杆连接，第二端设有限位管道；取土组件包括取土管，取土管与限位管道的延伸方向一致，且位于限位管道内，取土管通过第一滑动机构与限位管道滑动连接；检测组件位于取土管内部，通过第二滑动机构与取土管滑动连接，检测组件包括含水量检测件和支撑杆，支撑杆的第一端与基座的第二端固定连接，支撑杆的第二端与含水量检测件固定连接，支撑杆的第二端接近取土管远离基座的一端。本申请的可测土样含水量的薄壁取土器用于采取土样和测量土体含水量。

Description

一种可测土样含水量的薄壁取土器

技术领域

本申请实施例涉及岩土工程勘察技术领域，尤其涉及一种可测土样含水量的薄壁取土器。

背景技术

岩土工程勘察过程中，根据工程要求，需要采取土样进行室内试验以测定各土层土体物理力学参数，其中土体含水量指标对土体的物理力学性质有重要影响。然而土样在采取、运输及存储过程中，由于密封、搬运产生的的机械扰动，其含水量测量值会受到影响，无法反映原状土体中含水量的真实情况。

相关技术的取土器，在用于采取土样的薄壁器内部上端固定有圆环式含水量测试传感器，圆环式含水量测试传感器下端连接探针，通过钻机驱动钻杆使得与钻杆连接的薄壁器压入土体进行土样采取，当土样被挤推至薄壁器内的探针处时，该探针刺入土体中，测量体的含水量，实现在采取土样的同时得到土体的含水量数据。

然而，由于该取土器中探针固定于薄壁器的内部上端，因此，需要先进行土样的采取，再进行土样含水量的测量，而在采取土样时薄壁器会对土体产生机械扰动，因此，探针获得的土体含水量数据质量低。同时，通过钻机驱动钻杆使得与钻杆连接的薄壁器压入土体进行土样采取，钻杆或薄壁器可能发生歪斜，影响取土质量。

发明内容

本申请实施例提供一种可测土样含水量的薄壁取土器，提高了土体含水量数据的准确性，且取土质量高。

本申请实施例提供一种可测土样含水量的薄壁取土器，包括基座、取土组件和检测组件；其中，基座的第一端用于与钻杆连接，第二端设有限位管道；取土组件包括取土管，取土管与限位管道的延伸方向一致，且位于限位管道内，取土管通过第一滑动机构与限位管道滑动连接；检测组件位于取土管内部，通过第二滑动机构与取土管滑动连接，检测组件包括含水量检测件和支撑杆，支撑杆的第一端与基座的第二端固定连接，支撑杆的第二端与含水量检测件固定连接，支撑杆的第二端接近取土管远离基座的一端。

本申请实施例提供的一种可测土样含水量的薄壁取土器，将含水量检测件固定在支撑杆接近取土管远离基座的一端，实现先进行土体含水量测量，再进行土样采取，在基座的第二端设置限位管道，取土管通过第一滑动机构与限位管道滑动连接，取土管沿限位管道压入土体，取土管不会发生歪斜，取土质量高。具体的，基座的第一端用于与钻杆连接，第二端设有限位管道，取土管与限位管道的延伸方向一致，且位于限位管道内，取土管通过第一滑动机构与限位管道滑动连接，推动取土管与限位管道相对滑动，将取土管沿限位管道压入土体实现取土管的取土；检测组件位于取土管内部，通过第二滑动机构与取土管滑动连接，检测组件包括含水量检测件和支撑杆，支撑杆的第一端与基座的第二端固定连接，支撑杆的第二端与含水量检测件固定连接，支撑杆的第二端接近取土管远离基座的一端。进行取土时，将取土器与钻杆连接，将取土器下放至相应位置，通过对钻杆施加压力，将含水量检测件压入土中进行土体含水量测量，然后对取土管施加推力，使得取土管与限位管道相对滑动，将取土管沿限位管道压入土体实现取土管的取土。相比相关技术中将圆环式含水量测试传感器设置在薄壁管的上端，以及通过钻机驱动钻杆使得与钻杆连接的薄壁器压入土体进行土样采取，在土样采取前先进行土体含水量测量，以及使取土管沿限位管道压入土体进行取土，不仅为岩土工程勘察获取高质量的含水量数据，提高了后续工程施工的可靠性，同时取土质量高。

在本申请的一种可能的实现方式中，第一滑动机构为第一活塞，取土管靠近基座的一端与第一活塞固定连接，取土管通过第一活塞与限位管道密封滑动连接。第一滑动机构还可以为滑动配合的滑动部和滑轨。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二滑动机构为第二活塞，支撑杆的第一端可滑动得穿过第一活塞，并与基座的第二端固定连接，支撑杆的第二端与第二活塞固定，支撑杆和含水量检测件通过第二活塞与取土管密封滑动连接。第二滑动机构还可以为滑动配合的滑动部和滑轨。

在本申请的一种可能的实现方式中，第一活塞和基座之间具有压力腔，基座上开设有介质流通孔，介质流通孔将压力腔与介质源连通，当介质由介质流通孔进入压力腔时，可推动第一活塞沿限位管道发生远离基座的滑动，以带动取土管向远离基座的方向运动。通过介质推动第一活塞沿限位管道发生远离基座的滑动，取土操作方便。介质可以采用钻井液或气体。。

在本申请的一种可能的实现方式中，基座内具有缓冲腔，缓冲腔用于与钻杆内部的孔连通，介质流通孔用于将缓冲腔和压力腔连通。通过缓冲腔使得介质匀速通过介质流通孔进入压力腔，稳定推动取土管压入土体。

在本申请的一种可能的实现方式中，介质流通孔为多个，且多个介质流通孔位于压力腔的出口沿压力腔的内壁均匀布局。介质流通孔可以设置一个或多个，多个介质流通孔能够提高对压力腔增压的速率，提高取土效率，多个介质流通孔均匀布局有利于压力腔的均匀受力，保持压力腔的平衡。

在本申请的一种可能的实现方式中，取土管包括可拆卸连接在一起的样土管和余土管，余土管与第一活塞固定连接，第二活塞和含水量检测件沿取土管的延伸方向的长度小于余土管的长度。取土管可以是一体式管体，也可以是由多段式管体构成。为了将受到含水量检测件扰动的土样与未受到含水量检测件扰动的土样分离，取样管由可拆卸连接在一起的样土管和余土管构成，并且第一活塞和含水量检测件的长度小于余土管的长度，通过余土管将受到含水量检测件扰动的土样收集起来，使得含水量测量与土样采取过程互不影响，提高了样土采取的质量。

在本申请的一种可能的实现方式中，取土管还包括连接管，样土管和余土管的外壁均设有螺纹，连接管的内壁设置有螺纹，连接管套设在样土管和余土管连接处的外部，通过螺纹将样土管和余土管连接。样土管和余土管的可拆卸连接可以为螺纹连接，卡扣连接等。由于螺纹连接具有结构简单、连接可靠、装拆方便的特点，因此，样土管和余土管通过螺纹连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，余土管与第一活塞可拆卸连接。余土管如果与第一活塞焊接在一起，当余土管外壁上的螺纹磨损需要更换余土管时，需要将余土管和第一活塞一起更换，提高了维修使用的成本，因此，余土管与第一活塞采取可拆卸连接，当余土管外壁上的螺栓磨损时，只需更换余土管即可，节约了原料成本。

在本申请的一种可能的实现方式中，还包括封口盖，封口盖可与样土管的两端连接，用于将样土管内的样土封存。样土管中的样土两端由于暴露在外部环境中，在后期的运输和保存过程中，易受到机械扰动以及环境温湿度的影响，影响后续的室内试验测定结果。因此，在样土管的两端连接封口盖，将样土管内的样土进行封存，防止受到机械扰动以及环境温湿度的影响。

在本申请的一种可能的实现方式中，含水量检测件包括一个中心探针和多个外围探针，多个外围探针环绕中心探针的轴线均匀设置，中心探针和多个外围探针均沿取土管的延伸方向设置，且位于活塞远离基座的一侧。中心探针作为内导体电极，外围探针作为外导体电极，通过设置多个环绕中心探针的外围探针，形成环状同轴电极，提高含水量检测的精度。

在本申请的一种可能的实现方式中，中心探针和两个外围探针沿活塞远离基座的一侧成一条直线间隔设置。由于外围探针越多，对土体的扰动也会更大，因此，将中心探针和两个个外围探针成一条直线间隔设置。

在本申请的一种可能的实现方式中，含水量检测件可拆卸连接在第二活塞远离基座的一端。含水量检测件在测量土体含水量时，需要压入土体中，易产生挤压变形或者损坏，同时，由于余土管可重复利用，每次用完需要对余土管内部进行清理，因此，将含水量检测件与第二活塞可拆卸连接，方便清理和更换，且更换成本低。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二活塞内具有第一引线孔，基座上具有第二引线孔，第一引线孔将含水量检测件和支撑杆内部连通，第二引线孔将支撑杆内部和基座外部连通，含水量检测件通过依次穿设在第一引线孔和第二引线孔内的电缆与含水量处理设备连接。由于取土管在进行土样采取的过程中，含水量检测件通过第二活塞向靠近基座一端滑动，为了防止用于连接含水量检测件和含水量处理设备电缆对取土管中的样土产生机械扰动或者影响压力腔的密封性，分别在第二活塞和基座上设置第一引线孔和第二引线孔，通过第一引线孔和第二引线孔将含水量检测件、支撑杆内部和取土管外部连通，提高了样土的采取质量以及压力腔的密封性。

在本申请的一种可能的实现方式中，基座上设有排气通道，排气通道将取土管内部和基座外部连通。由于取土管在进行土样采取的过程中，含水量检测件通过第二活塞向靠近第一活塞一端滑动，而第二活塞与第一活塞之间存在空气，为了避免气压影响第二活塞的滑动，进而影响土样的采取，在基座上设置将取土管内部和基座外部连通的排气通道，在第二活塞向靠近第一活塞一端滑动时，通过排气通道排出第二活塞与第一活塞之间的空气，方便取土管采取土样。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种可测土样含水量的薄壁取土器与钻杆连接的主视图；

图2为本申请实施例提供的一种可测土样含水量的薄壁取土器与钻杆连接的剖视图；

图3为本申请实施例提供的一种可测土样含水量的薄壁取土器的样土管的主视图；

图4为本申请实施例提供的一种可测土样含水量的薄壁取土器与钻杆连接的右视图；

图5为本申请实施例提供的一种可测土样含水量的薄壁取土器的第二滑动机构的剖视图；

图6为本申请实施例提供的一种可测土样含水量的薄壁取土器的基座的剖视图。

附图标记：

1-基座；11-限位管道；12-介质流通孔；13-第二引线孔；14-排气通道；2-取土组件；21-取土管；211-样土管；2111-管靴；2112-封口盖；212-余土管；213-连接管；22-第一滑动机构；3-检测组件；31-含水量检测件；311-中心探针；312-外围探针；32-支撑杆；33-第二滑动机构；331-第一引线孔；332-导线孔；4-钻杆；41-延长杆；5-含水量处理设备；6-电缆；61-导线；7-绕线盘。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进电缆6一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例提供了一种可测土样含水量的薄壁取土器，该取土器应用于岩土工程勘察中，具体用于采取原状土体和测量原状土体中含水量，为岩土工程勘察提供土体含水量数据，同时为测定各土层土体物理力学参数的室内试验提供不受机械扰动的原状土体。

使用时，将本申请实施例的取土器与钻杆连接。当需要采取深处土体时，先将钻机通过钻杆连接钻头，钻孔至需取土的深度，然后将钻头卸下换上取土器与钻杆连接进行取土。由于取土器在取样过程中可随钻孔连续贯入土体，因此在钻孔内沿垂直方向上可形成土样天然含水量的连续测量值。

相关技术的取土器通过对钻杆施压将薄壁器压入土体采取土样，薄壁器内部上端固定有圆环式含水量测试传感器，圆环式含水量测试传感器下端连接探针，通过探针测量采取到的土样的含水量。上述方案具有以下缺点，由于薄壁器是在钻杆的推动下压入土体进行取土的，钻杆和薄壁器若发生歪斜，则会影响取土质量，同时，由于探针位于薄壁器内部上端，而在采取土样的过程中，薄壁器会对土样造成机械扰动，因此，探针测量的土样的含水量是受到机械扰动的含水量数据，该含水量数据不能可靠反映原状土体的含水量，无法为室内试验数据提供可靠的修正参考。

本申请实施例的可测土样含水量的薄壁取土器对结构进行了新的设计，在取土管外侧设置限位管道，取土管通过第一滑动机构与限位管道滑动连接，进行取土，保证了取土管取土时不会发生歪斜，提高了取土质量；将含水量检测件设置在取土管远离基座一端，在土样采取前对土体的含水量进行测量，避免土样采取过程中产生机械扰动，提高了土体含水量测量的准确性，确保了后续工程施工的可靠性。

参照图1和图2，本申请实施例提供的一种可测土样含水量的薄壁取土器，包括包括基座1、取土组件2和检测组件3；其中，基座1的第一端用于与钻杆4连接，第二端设有限位管道11；取土组件2包括取土管21，取土管21与限位管道11的延伸方向一致，且位于限位管道11内，取土管21通过第一滑动机构22与限位管道11滑动连接；检测组件3位于取土管21内部，通过第二滑动机构33第二滑动机构33与取土管21滑动连接，检测组件3包括含水量检测件31和支撑杆32，支撑杆32的第一端与基座1的第二端固定连接，支撑杆32的第二端与含水量检测件31固定连接，支撑杆32的第二端接近取土管21远离基座1的一端。

本申请实施例提供的一种可测土样含水量的薄壁取土器，将含水量检测件31固定在支撑杆32接近取土管21远离基座1的一端，实现先进行土体含水量测量，再进行土样采取，在基座1的第二端设置限位管道11，取土管21通过第一滑动机构22与限位管道11滑动连接，取土管21沿限位管道11压入土体，取土管21不会发生歪斜，取土质量高。具体的，基座1的第一端用于与钻杆4连接，第二端设有限位管道11，取土管21与限位管道11的延伸方向一致，且位于限位管道11内，取土管21通过第一滑动机构22与限位管道11滑动连接，推动取土管21与限位管道11相对滑动，将取土管21沿限位管道11压入土体实现取土管的取土；检测组件位于取土管内部，通过第二滑动机构与取土管滑动连接，检测组件包括含水量检测件31和支撑杆32，支撑杆32的第一端与基座1的第二端固定连接，支撑杆32的第二端与含水量检测件31固定连接，支撑杆32的第二端接近取土管21远离基座1的一端。进行取土时，将取土器与钻杆4连接，将取土器下放至相应位置，通过对钻杆4施加压力，将含水量检测件31压入土中进行土体含水量测量，然后对取土管21施加推力，使得取土管21与限位管道11相对滑动，将取土管21沿限位管道11压入土体实现取土管的取土。相比相关技术中将圆环式含水量测试传感器设置在薄壁管的上端，以及通过钻机驱动钻杆使得与钻杆连接的薄壁器压入土体进行土样采取，在土样采取前先进行土体含水量测量，以及使取土管21沿限位管道11压入土体进行取土，不仅为岩土工程勘察获取高质量的含水量数据，提高了后续工程施工的可靠性，同时取土质量高。。

为避免取土管21进行取土时，本身管壁对土体产生机械干扰，本申请实施例中采取薄壁式取土管21。

为了使得本申请实施例的可测土样含水量的薄壁取土器能够下放到更深的土体中进行土样采取，本申请实施例中钻杆4还连接有延长杆41，延长杆41延伸至地面，取土完成后，通过延长杆41将取土器提起。

第一滑动机构22用于使得取土管21和限位管道11相对滑动，具体的实现方式有多种，只要能够使得取土管21和限位管道11相对滑动即可。第一滑动机构22可以包括滑动配合的滑动部和滑轨，在限位管道11内壁设置滑轨，将滑动部与取土管21连接，使得滑动部与滑轨滑动配合，第一滑动机构22也可以为活塞。由于活塞结构简单，安装方便，且密封性好，因此，本申请实施例中第一滑动机构22为第一活塞，取土管21靠近基座1的一端与第一活塞固定连接，取土管21通过第一活塞与限位管道11密封滑动连接。

第二滑动机构33用于带动检测组件3与取土管21发生滑动，使得取土管21进行取土，具体的实现方式有多种，只要能够使得检测组件3与取土管21相对滑动即可。第二滑动机构33可以包括滑动配合的滑动部和滑轨，将滑轨设置在取土管21内壁，滑动部带动检测组件3与滑轨滑动，第二滑动机构33也可以为活塞。当第二滑动机构33包括滑动部和滑轨时，取土管21采取土样时，设置在取土管21内壁的滑轨会对土样产生机械扰动，影响采取到的土样质量。因此，本申请实施例中第二滑动机构33为第二活塞，支撑杆32的第一端可滑动得穿过第一活塞，并与基座1的第二端固定连接，支撑杆32的第二端与第二活塞固定，支撑杆32和含水量检测件31通过第二活塞与取土管21密封滑动连接，不需要在取土管21内壁设置其他结构，保持取土管21内壁的平滑，提高了土样的采取质量，密封效果好，结构简单，安装方便。

具体的，本申请实施例中第一活塞和第二活塞均为高强度工程树脂制件，支撑杆32为钢制件，第一活塞外径与限位管道11内壁相匹配，第二活塞直径与取土管2内壁相匹配，为100mm。

为了推动取土管21与限位管道11发生滑动，并压入土体中进行取土，可以在基座1靠近第一滑动机构22一侧设置直线电机，将直线电机的输出端与第一滑动机构22连接，通过直线电机提供推力，也可以通过第一活塞和基座1形成压力腔，向压力腔输入介质，通过介质推动第一活塞沿限位管道11向远离基座1的方向滑动。

若采用直线电机提供推力，需要另外设置一套直线电机和推杆，结构复杂，操作不便。本申请实施例中第一活塞和基座1之间具有压力腔，基座1上开设有介质流通孔12，介质流通孔12将压力腔与介质源连通，当介质由介质流通孔12进入压力腔时，可推动第一活塞沿限位管道11发生远离基座1的滑动，以带动取土管21向远离基座1的方向运动。结构简单，操作方便。

介质可以采用水、气体或者液压油。本申请实施例中介质采用水，容易获得，且使用安全。

介质流通孔12可以与介质源直接连接，也可以在介质源与介质流通孔12之间设置缓冲腔。介质流通孔12与介质源直接连接，无法控制介质进入压力腔的速度，使得压力腔中的压力不能稳定增大，影响取土质量。因此，本申请实施例中基座1内具有缓冲腔，缓冲腔用于与钻杆4内部的孔连通，介质流通孔12用于将缓冲腔和压力腔连通。通过缓冲腔控制介质流通速度，使得取土管平稳压入土体进行取土，提供取土质量。

介质流通孔12可以设置一个或多个，若介质流通孔设置一个，那么介质流入压力腔的速度较慢，压力腔的压力增速较慢，影响取土管21的取土效率。因此，本申请实施例中介质流通孔12设置有多个，且多个介质流通孔12位于压力腔的出口沿压力腔的内壁均匀布局。通过多个介质流通孔12能够提高压力腔的增压速率，进而提高取土效率，多个介质流通孔12均匀布局有利于压力腔的均匀受力，保持压力腔的平衡。

取土管21用于采取土样，取土管21可以是一体式管体，或者由多段式管体构成。

若取土管21为一体式管体，当取土管21内装满样土时，第二滑动机构33和检测组件3位于取土管21靠近第一滑动机构22一端，取土管21内的土样受到了含水量检测件31的扰动，影响取土质量，同时，由于含水量检测件31位于取土管21内，为了不对取土管21内的土样造成二次扰动，土样封存时，需要将第二滑动机构33和含水量检测件31一并封存，这就使得每次土样采取都要消耗含水量检测件31和第二滑动机构33。

为了提高取土器的采取质量，以及节约土样采取的成本，本申请实施例中取土管21包括可拆卸连接在一起的样土管211和余土管212，余土管212与第一活塞固定连接，第二活塞和含水量检测件31沿取土管21的延伸方向的长度小于余土管212的长度，通过上述方案，取土管21取土时，第二活塞带动含水量检测件31朝向第一活塞1运动，含水量检测件31位于余土管212中，将取土管21提起后，余土管212将受到含水量检测件31扰动的土样进行收集，样土管211收集未受含水量检测件31扰动的土样，使含水量测量与土样采取过程互不影响，降低了因机械扰动造成的土样含水量测量偏差，能够为室内试验数据提供可靠的修正参考，同时提高了样土管211内的土样质量，具体的，余土管212的长度为150mm，含水量检测件31长度为100mm。

样土管211和余土管212可拆卸连接，方便样土管211和余土管212内的土样进行分离。同时，样土封存时，只需将样土管211从余土管212上拆卸下来，将样土进行封存，而余土管212中的样土作为废土推出后，将余土管212清理后连接新的样土管211即可再次进行土样采取，每次土样采取不需要消耗含水量检测件31和第二滑动机构33，降低了土样采取的成本。

样土管211和余土管212的可拆卸连接可以为螺纹连接、卡扣连接等，其中，螺纹连接方式中，样土管211和余土管212可以是通过螺纹套接在一起，也可以使用连接管213通过螺纹将样土管211和余土管212连接在一起。

若样土管211和余土管212通过螺纹套接在一起，当需要将样土和检测土进行分离时，拆卸样土管211时会对靠近样土管211和余土管212连接处的样土产生扰动，影响样土的取样质量；而卡扣连接的方式，使得样土管211和余土管212连接不够可靠，影响取土管21压入土体中进行取土的可靠性。

因此，本申请实施例中取土管21还包括连接管213，样土管211和余土管212的外壁均设有螺纹，连接管213的内壁设置有螺纹，连接管213套设在样土管211和余土管212连接处的外部，通过螺纹将样土管211和余土管212连接。当需要将样土和检测土进行分离时，只需将套设在样土管211和余土管212连接处的外部的连接管213拧下，用切土刀伸入样土管211和余土管21连接处的缝隙将土样切断即可，避免了样土和检测土进行分离时的机械扰动，且样土管211和余土管212连接可靠，拆卸方便，易操作。

样土管211中的样土从余土管212中分离出来以后，由于两端暴露在外部环境中，在后期的运输和保存过程中，易受到机械扰动以及环境温湿度的影响，影响后续的室内试验测定结果。因此，参照图3，本申请实施例中在样土管211的两端连接封口盖2112，通过封口盖2112将样土管211内的样土进行封存，避免受到外部环境的机械扰动以及温湿度的影响。

余土管212与第一活塞可以焊接在一起，也可以可拆卸连接在一起。由于余土管212可重复使用，而设置在余土管212外壁的螺纹长期使用会受到磨损而失效，若余土管212与第一活塞焊接，那么当需要更换余土管212时，第一活塞需要一并更换，成本较高，同时，余土管212与第一活塞固定连接使得余土管22的清理不便。因此，本申请实施例中余土管22与第一活塞可拆卸连接，当需要更换余土管212时，只需将余土管212拆卸下来，换上新的余土管212即可，节约了取土器的使用成本。当需要清理余土管212时，将余土管212拆卸下来进行清理，方便清理。本申请实施例中余土管22与基座1通过螺纹可拆卸连接在一起，螺纹连接结构简单、连接可靠。

由于采用时域反射原理的含水量检测件需要具备内导体电极和外导体电极，因此，本申请实施例中含水量检测件31包括一个中心探针311和多个外围探针312，多个外围探针312环绕中心探针311的轴线均匀设置，中心探针311和多个外围探针312均沿取土管2的延伸方向设置，且位于活塞远离基座1的一侧。中心探针311作为内导体电极，外围探针312作为外导体电极，通过设置多个环绕中心探针311的外围探针312，形成环状同轴电极，提高含水量检测的精度。

为了得到可靠性较高的含水量数据，外围探针312的数量越多越好。在实际应用中，考虑到外围探针312数量越多，压入土体时受到的阻力越大，并且对土体的扰动也会越大，因此，本申请实施例中中心探针311和两个外围探针312沿活塞远离基座1的一侧成一条直线间隔设置。

进一步的，本申请实施例中中心探针311和外围探针312均为TDR探针，材质均为钢，直径均为5mm，中心探针311和外围探针312的间距为30mm。

含水量检测件31与第二滑动机构33可以焊接，也可以可拆卸连接。由于含水量检测件31在测量土体含水量时，需要压入土体中，而含水量检测件31又可以重复使用，长期使用会产生挤压变形或者损坏。若含水量检测件31与第二滑动机构33焊接，当含水量检测件31发生变形或者损坏需要更换时，需要一并更换第二滑动机构33，更换成本较高，同时，由于余土管212可重复使用，每次使用完需要进行清理，若含水量检测件31与第二滑动机构33焊接在一起，不利于余土管212的清理。因此，本申请实施例中将含水量检测件31与第二滑动机构33可拆卸连接，清理和更换方便，同时节约了更换成本。进一步的，含水量检测件31与第二滑动机构33螺纹连接，结构简单，连接可靠，拆卸方便。

同样的，支撑杆32与第二滑动机构33，以及基座1与限位管道11均为螺纹连接。

含水量检测件31需要将检测到的数据传输至含水量处理设备5，通过含水量处理设备5处理分析并将最终含水量显示出来，因此，含水量检测件31需要通过电缆6与含水量处理设备5进行连接，具体的，本申请实施例中含水量处理设备5采用TDR含水量测试仪，TDR含水量测试仪通过电缆6和含水量检测件31向土样发射并接收电磁波信号，利用时域反射原理，测算土样的含水量。

由于取土管21在进行土样采取的过程中，含水量检测件31会通过第二滑动机构33向靠近基座1一端滑动，若将电缆6由第二滑动机构33远离基座1的一侧引出，当第二滑动机构33带动含水量检测件31向靠近基座1一端滑动时，电缆6会处于取土管21中，对样土管211中的样土产生机械扰动，影响取土质量，同时，取土完成后，电缆6位于样土管211和余土管212中，当通过切土刀将样土和检测土分离时，需要切断电缆6才能将样土和检测土分离，这样会造成电缆6的浪费。

若将电缆6由第二活塞上端依次通过取土管21内部、第一活塞、压力腔和基座1引出，那么连通取样器外部和压力腔的通道以及连通压力腔和取土管21内部的通道会影响压力腔的密封性，导致漏水，漏水至取土管21内会影响取土质量。

因此，参照图2、图5和图6，本申请实施例中第二活塞内具有第一引线孔331，基座上具有第二引线孔13，第一引线孔331将含水量检测件31和支撑杆32内部连通，第二引线孔13将支撑杆内部和基座1外部连通，含水量检测件31通过依次穿设在第一引线孔331和第二引线孔13内的电缆6与含水量处理设备5连接。这样，当第二滑动机构33带动含水量检测件31向靠近基座1一端滑动时，电缆6始终处于第二滑动机构33靠近基座1的一侧，不会对第二滑动机构33远离基座1一侧的取土管21中采取到的样土产生机械扰动，也不会在切土刀将样土和检测土进行分离时，需要切断电缆6，提高了样土的采取质量，节约了成本。同时，提高了压力腔的密封性。

参照图2和图5，本申请实施例中第二滑动机构33内还设置有三个导线孔332，通过三个导线孔332将一个中心探针311和两个外围探针312与第一引线孔331连通，一个中心探针311和两个外围探针312通过三根导线61分别穿过三个导线孔332，并在第一引线孔331中纳入电缆6。

由于取土管21在进行土样采取的过程中，含水量检测件31通过第二滑动机构33向靠近基座1一端滑动，而第二滑动机构33与第一滑动机构22之间存在空气，为了避免气压影响第二滑动机构33的滑动，进而影响土样的采取，参照图2和6，本申请实施例中在基座1上设置将取土管21内部和基座1外部连通的排气通道14，在第二滑动机构33向靠近基座1一端滑动时，通过排气通道14排出第二滑动机构33与第一滑动机构22之间的空气，方便取土管21采取土样。

由于取土管21在采取土样时，需要通过对取土管21施加压力，将取土管21压入土中进行取土，因此，为了方便取土管21的压入，本申请实施例中在取土管21远离基座1的端部连接有管靴2111，使得取土管21更易压入土中，减小取土管21压入土中所受压力，延长取土管21的使用寿命。

为了防止第二引线孔13与含水量处理设备5之间的电缆8发生打结缠绕，本申请实施例中在第二引线孔13与含水量处理设备5之间设置绕线盘7，通过绕线盘7将第二引线孔13与含水量处理设备5之间的电缆6进行整理，使得电缆6整齐排布，延长其使用寿命。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，包括：

基座，所述基座的第一端用于与钻杆连接，第二端设有限位管道；

取土组件，包括取土管，所述取土管与所述限位管道的延伸方向一致，且位于所述限位管道内，所述取土管通过第一滑动机构与所述限位管道滑动连接；

检测组件，位于所述取土管内部，通过第二滑动机构与所述取土管滑动连接，所述检测组件包括含水量检测件和支撑杆，所述支撑杆的第一端与所述基座的第二端固定连接，所述支撑杆的第二端与所述含水量检测件固定连接，所述支撑杆的第二端接近所述取土管远离所述基座的一端。

2.根据权利要求1所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述第一滑动机构为第一活塞，所述取土管靠近所述基座的一端与所述第一活塞固定连接，所述取土管通过所述第一活塞与所述限位管道密封滑动连接。

3.根据权利要求2所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述第二滑动机构为第二活塞，所述支撑杆的第一端可滑动得穿过所述第一活塞，并与所述基座的第二端固定连接，所述支撑杆的第二端与所述第二活塞固定，所述支撑杆和所述含水量检测件通过所述第二活塞与所述取土管密封滑动连接。

4.根据权利要求2所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述第一活塞和所述基座之间具有压力腔，所述基座上开设有介质流通孔，所述介质流通孔将所述压力腔与介质源连通，当介质由所述介质流通孔进入所述压力腔时，可推动所述第一活塞沿所述限位管道发生远离所述基座的滑动，以带动所述取土管向远离所述基座的方向运动。

5.根据权利要求4所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述基座内具有缓冲腔，所述缓冲腔用于与钻杆内部的孔连通，所述介质流通孔用于将所述缓冲腔和所述压力腔连通。

6.根据权利要求5所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述介质流通孔为多个，且多个所述介质流通孔位于所述压力腔的出口沿所述压力腔的内壁均匀布局。

7.根据权利要求3所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述取土管包括可拆卸连接在一起的样土管和余土管，所述余土管与所述第一活塞固定连接，所述第二活塞和所述含水量检测件沿所述取土管的延伸方向的长度小于所述余土管的长度。

8.根据权利要求7所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述取土管还包括连接管，所述样土管和所述余土管的外壁均设有螺纹，所述连接管的内壁设置有螺纹，所述连接管套设在所述样土管和所述余土管连接处的外部，通过螺纹将所述样土管和所述余土管连接。

9.根据权利要求7所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述余土管与所述第一活塞可拆卸连接。

10.根据权利要求7所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，还包括封口盖，所述封口盖可与所述样土管的两端连接，用于将所述样土管内的样土封存。

11.根据权利要求7～10中任一项所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述含水量检测件包括一个中心探针和多个外围探针，多个所述外围探针环绕所述中心探针的轴线均匀设置，所述中心探针和多个所述外围探针均沿所述取土管的延伸方向设置，且位于所述活塞远离所述基座的一侧。

12.根据权利要求11中任一项所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述中心探针和两个所述外围探针沿所述活塞远离所述基座的一侧成一条直线间隔设置。

13.根据权利要求7～10中任一项所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述含水量检测件可拆卸连接在所述第二活塞远离所述基座的一端。

14.根据权利要求7～10中任一项所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述第二活塞内具有第一引线孔，所述基座上具有第二引线孔，所述第一引线孔将所述含水量检测件和所述支撑杆内部连通，所述第二引线孔将所述支撑杆内部和基座外部连通，所述含水量检测件通过依次穿设在所述第一引线孔和所述第二引线孔内的电缆与含水量处理设备连接。

15.根据权利要求1～7中任一项所述的可测土样含水量的薄壁取土器，其特征在于，所述基座上设有排气通道，所述排气通道将所述取土管内部和基座外部连通。

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