CN114199615A - 一种活塞式取土器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种活塞式取土器，涉及岩土工程勘察技术领域，解决了土样含水量检测质量低下的问题。该活塞式取土器包括固定连接的基座与取土管，取土管内部通过滑动机构滑动连接有检测组件，检测组件包括含水量检测件和支撑杆，支撑杆的一端可滑动地伸出基座，另一端与含水量检测件固定连接，基座内开设有安装空间，支撑杆穿过安装空间，安装空间内设有阻尼组件，阻尼组件包括卡件与弹力件，检测时，卡件在弹力件的作用下将支撑杆卡紧以阻止支撑杆相对基座滑动，取土管贯入土层取土时，支撑杆克服弹力件的作用以相对基座滑动。本申请的活塞式取土器用于采取土样和测量土体含水量。

Description

一种活塞式取土器

技术领域

本申请实施例涉及但不限于岩土工程勘察领域，尤其涉及一种活塞式取土器。

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，通过薄壁器采取土样，当土样被挤推至薄壁器内的探针处时，该探针刺入土体中，测量土样的含水量，实现在采取土样的同时得到土样的含水量数据。

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。

发明内容

本申请实施例提供活塞式取土器，提高了土体含水量数据的质量且易于操作。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，包括基座，基座用于与钻杆连接，基座固定连接有取土管，取土管内部通过滑动机构滑动连接有检测组件，检测组件包括含水量检测件和支撑杆，支撑杆的第一端可滑动地伸出基座，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，基座内开设有安装空间，支撑杆穿过安装空间，安装空间内设有阻尼组件，阻尼组件包括卡件与弹力件，检测时，卡件在弹力件的作用下将支撑杆卡紧以阻止支撑杆相对基座滑动，取土管贯入土层取土时，支撑杆克服弹力件的作用以相对基座滑动。

本申请实施例提供的活塞式取土器，通过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。具体使用时，先对支撑杆施加压力，将含水量检测件压入土中进行土体含水量测量，然后通过对基座施加压力，滑动机构带动检测组件与取土管相对滑动，钻杆将取土管压入土体中进行土样采取。在土样采取前先进行土体含水量测量，这种原位检测方式保障了检测结果的及时性与准确性。

同时，由于阻尼组件的存在，在弹力件的作用下卡件将支撑杆卡紧，使得支撑杆与基座无法相对滑动，从而可以将基座受到的压力传递到支撑杆，进而传递到支撑杆末端连接的含水量检测件，当检测完成后，增大钻杆传递的压力，相应的土层对取土的反作用力也随之增大，该反作用力作用到支撑杆，使得支撑杆能够克服弹力件的弹力，从而将卡件打开，支撑杆摆脱卡件的束缚可以相对基座滑动，从而使基座可以相对支撑杆朝向土层运动，并带动取土管深入土层采取样土，这一过程中，只需对钻杆施力，施力过程更加连贯，从而简化了取土器的操作，相比于未设置阻尼组件时需要先后分别对支撑杆及基座施力的方案，具有阻尼组件的活塞式取土器操作更加简便，动作更加流畅，同时也提高了土样采取效率。

在本申请的一种可能的实现方式中，安装空间包括内径一致的平滑段和内径渐变的锥度段，锥度段位于安装空间靠近含水量检测件一端，且锥度段的内径沿朝向含水量检测件方向逐渐缩小，弹力件将卡件由平滑段推入锥度段以卡紧支撑杆。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，为了简化阻尼组件，降低结构复杂度，将安装空间分为平滑段和锥度段，当卡件在弹力件的作用下进入锥度段后，随着锥度段直径的逐渐缩小，卡件受到挤压发生变形，并挤压穿插在其内部的支撑杆，卡件与支撑杆的相互压力增大，对应的摩擦力增大，从而在摩擦力的作用下将支撑杆卡紧，阻止支撑杆相对基座运动；当检测结束后需要取土时，支撑杆对卡件的轴向推力增强，并带动卡件克服弹力件的弹力，使得卡件进入平滑段，由于平滑段的内部空间较锥度段更加宽阔，卡件得到舒展，从而将支撑杆松开，实现这一功能的阻尼组件只需要卡件与弹力件，无需辅助部件，使得整个阻尼组件结构简单，节省材料，不易损坏。

在本申请的一种可能的实现方式中，卡件由弹性材料制成且套设在支撑杆上，卡件外部轮廓为圆锥形，锥度与锥度段的锥度一致。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，为了使卡件与支撑杆的相互作用力更加均衡，卡件套设在支撑杆上，从而使得支撑杆各方向均可受到卡件的径向力，避免了支撑杆因受力不均而发生歪斜，同时卡件由弹性材料制成，卡件进入锥度段后受到挤压发生一定形变，内部孔径收缩，使其内壁可以与支撑杆更加贴合，从而将支撑杆紧紧抱住，增大摩擦，提高锁紧效果，卡件的外轮廓锥度和锥度段的锥度一致，则使得卡件与锥度段的内壁更加贴合，受力更加均衡，进一步提高了支撑杆受力的均衡性。

在本申请的一种可能的实现方式中，卡件具有缺口，卡件进入锥度段时缺口逐渐闭合以使卡件卡紧支撑杆。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，为了使卡件的制造材料更加广泛，卡件实现变形的方式有多种，其中之一是在卡件上开设缺口，卡件进入锥度段时缺口逐渐闭合，卡件的内径也随之变小，从而与支撑杆贴合的更加紧密，将支撑杆锁紧，相应的卡件可以使用具有弹性的且硬度较高的材料制作，使得卡件耐磨性更高，增加了其使用寿命。

在本申请的一种可能的实现方式中，基座包括可拆卸连接的第一基体与第二基体，第一基体与钻杆连接，第二基体与取土管连接，安装空间开设于第二基体靠近第一基体一侧。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，为了便于阻尼组件的安装和维护，将基座分为第一基体与第二基体，安装空间开设于第二基体靠近第一基体一侧，将第一基体与第二基体拆开后便能打开安装空间，从而方便对安装空间内阻尼组件的维护。

在本申请的一种可能的实现方式中，弹力件为弹簧，弹簧套设于支撑杆，且弹簧一端抵靠在第一基体，另一端抵靠于卡件。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，弹力件的形式有多种，弹簧形变均匀，弹力大，结构简单，且能套设在支撑杆上，对卡件的施力更加均匀。

在本申请的一种可能的实现方式中，滑动机构为活塞，支撑杆的第二端与活塞固定，支撑杆和含水量检测件通过活塞与取土管密封滑动连接。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，滑动机构为活塞，活塞具有结构简单，易于实现，安装方便等优点。

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，且活塞和含水量检测件沿取土管延伸方向的长度之和小于余土管的长度。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，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样土分离，取土管由可拆卸连接在一起的样土管和余土管构成，取土结束后将样土管与余土管拆开，其中的土壤沿样土管端部切断，检测探针沿余土管延伸方向的长度小于余土管的长度，则避免了检测探针对切割土壤过程造成干扰，使得切断土壤的操作更加顺利，其中样土管中的土壤作为样土封存，余土管中的土壤因受检测探针的扰动废弃，从而提高了样土的质量。

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。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，为了避免余土管与样土管拆卸过程中对其中的土壤造成扰动，通过连接管进行连接，并将连接管与余土管、样土管螺纹连接，使得余土管与样土管拆卸时只需转动连接管，余土管与样土管不转动从而减小土壤受到的扰动，同时由于拆卸时只有连接管动作，余土管与样土管在拆卸过程中不发生轴向的相对位移，两者连接处的内部不会产生额外空间，从而进一步降低了对样土的破坏。

在本申请的一种可能的实现方式中，活塞开有第一引线孔，第一引线孔将含水量检测件和取土管内部连通，第二基体开有第二引线孔，第二引线孔将取土管内部和外部连通，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数据采集设备连接。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，由于取土管在进行土样采取的过程中，含水量检测件通过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数据采集设备的电缆对取土管中的样土产生机械扰动以及电缆的浪费，分别在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、取土管内部和外部连通，提高了样土的采取质量，节约了成本。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二基体远离第一基体一侧开有容纳腔，用于容纳电缆。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，为了避免活塞将电缆压坏，在第二基体远离第一基体一侧开有容纳腔，当活塞向基座运动时，容纳腔为松弛的电缆提供足够的容纳空间，避免了活塞将电缆挤压，从而提高了电缆的使用寿命。

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，中心探针和外围探针均沿取土管的延伸方向设置，且连接于活塞远离基座一侧。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，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，外围探针有两个，中心探针和两个外围探针成一条直线间隔设置。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，由于外围探针越多，对土体的扰动也会更大，成本也会越高，因此，只设置两个外围探针，中心探针则和两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，中心探针和外围探针均可拆卸连接于活塞远离基座的一侧。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，中心探针和外围探针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，为了节约使用成本，将中心探针和外围探针与活塞可拆卸连接，更换方便，且更换成本低。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二基体上设有排气通道，排气通道将取土管内部和外部连通。

本申请实施例提供一种活塞式取土器，由于取土管在进行土样采取的过程中，含水量检测件通过活塞向靠近基座一端滑动，而活塞与基座之间存在空气，为了避免气压影响活塞的滑动，进而影响土样的采取，在基座上设置将取土管内部和外部连通的排气通道，在活塞向靠近基座一端滑动时，通过排气通道排出活塞与基座之间的空气，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活塞式取土器的主视图；

图2为本申请实施例提供的活塞式取土器的左视图；

图3为本申请实施例提供的活塞式取土器的检测状态剖切示意图；

图4为本申请实施例提供的活塞式取土器的取土状态剖切示意图；

图5为本申请实施例提供的活塞式取土器的俯视图；

图6为本申请实施例提供的活塞式取土器的基座剖切示图；

图7为本申请实施例提供的活塞式取土器的卡件结构示意图；

图8为本申请实施例提供的活塞式取土器的取土管中各部件连接示意图；

图9为本申请实施例提供的活塞式取土器的双外围探针装配示意图；

图10为本申请实施例提供的活塞式取土器的多外围探针装配示意图；

图11为本申请实施例提供的活塞式取土器的封口盖及管靴连接示意图。

附图标记：

1-基座；11-第一基体；12-第二基体；121-安装空间；1211-平滑段；1212-锥度段；122-容纳腔；123-第二引线孔；124-排气通道；2-取土管；21-样土管；211-封口盖；212-管靴；22-余土管；23-连接管；3-滑动机构；31-第一引线孔；32-垫块；4-检测组件；41-含水量检测件；411-中心探针；412-外围探针；42-支撑杆；5-阻尼组件；51-卡件；511-缺口；52-弹力件；6-电缆；7-数据采集设备；8-绕线盘；9-钻杆。

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活塞式取土器，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。

参照图1与图2，本申请实施例提供的一种取土器，包括基座1，基座1用于与钻杆9连接，由钻机为取土器提供动力，基座1靠近地面一端固定连接有取土管2，取土管2用于采取样土。

需要说明的是，基座1可由多种材料支撑，例如：钢、工程塑料等，优选的采用钢制件，具有价格低廉，刚度好的优点。

此外，参照图3与图4，在本申请的一种实施例中，取土管2内部通过滑动机构3滑动连接有检测组件4，检测组件4包括含水量检测件41和支撑杆42，支撑杆42的第一端可滑动地伸出基座1，支撑杆42的第二端与含水量检测件41固定连接，支撑杆42的第二端接近取土管2远离基座1的一端，支撑杆42为含水量检测件41提供支撑，含水量检测件41用于采集土壤的含水量相关参数。

其中，滑动机构3用于带动检测组件4与取土管2发生滑动，使得取土管2进行取土，具体的实现方式有多种，只要能够使得检测组件4与取土管2相对滑动即可。滑动机构3可以包括滑动配合的滑动部和滑轨，将滑轨设置在取土管2内壁，滑动部带动检测组件4与滑轨滑动，滑动机构3也可以为活塞。当滑动机构3包括滑动部和滑轨时，取土管2采取土样时，设置在取土管2内壁的滑轨会对土样产生机械扰动，影响采取到的样土质量。

为了降低滑动机构3对样土质量的影响，参照图3与图4，在本申请的一种实施例中，滑动机构3为活塞，支撑杆42的第二端与活塞固定，支撑杆42和含水量检测件41通过活塞与取土管2密封滑动连接，不需要在取土管2内壁设置其他结构，保持取土管2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。

为了使取土器的操作更加简便、动作更加流畅，参照图3与图6，在本申请的一种实施例中，基座1内开设有安装空间121，支撑杆42穿过安装空间121，安装空间121内设有阻尼组件5，阻尼组件5包括卡件51与弹力件52，检测时，卡件51在弹力件52的作用下将支撑杆42卡紧以阻止支撑杆42相对基座1滑动，取土管2贯入土层取土时，支撑杆42克服弹力件52的作用以相对基座1滑动。

使用时，钻杆9将压力传递到基座1，由于阻尼组件5的存在，在弹力件52的作用下卡件51将支撑杆42卡紧，支撑杆42与基座1无法相对滑动，从而将基座1受到的压力传递到支撑杆42，进而传递到支撑杆42末端连接的含水量检测件41，含水量检测件41受力后插入土层中进行含水量检测，检测完成后，增大钻杆9传递的压力，相应的土层对取土的反作用力也随之增大，该反作用力作用到支撑杆42，使得支撑杆42能够克服弹力件52的弹力，从而将卡件51打开，支撑杆42摆脱卡件51的束缚可以相对基座1滑动，从而使基座1可以相对支撑杆42朝向土层运动，并带动取土管2深入土层采取样土，这一过程中，只需对钻杆9施力，施力过程更加连贯，从而简化了取土器的操作，提高了土样采取效率。

其中，弹力件52的形式有多种，例如弹簧、阻尼器等，参照图3与图4，在本申请的一种实施例中，弹力件52为弹簧，弹簧套设于支撑杆42，且弹簧一端抵靠在第一基体11，另一端抵靠于卡件51，弹簧形变均匀，弹力大，结构简单，且能套设在支撑杆42上，对卡件51的施力更加均匀。

为了简化阻尼组件5，降低其结构复杂度，参照图6，在本申请的一种实施例中，安装空间121包括内径一致的平滑段1211和内径渐变的锥度段1212，锥度段1212位于安装空间121靠近含水量检测件41一端，且锥度段1212的内径沿朝向含水量检测件41方向逐渐缩小，弹力件52将卡件51由平滑段1211推入锥度段1212以卡紧支撑杆42。

当卡件51在弹力件52的作用下进入锥度段1212后，随着锥度段1212直径的逐渐缩小，卡件51受到挤压发生变形，并挤压穿插在其内部的支撑杆42，卡件51与支撑杆42的相互压力增大，对应的摩擦力增大，从而在摩擦力的作用下将支撑杆42卡紧，阻止支撑杆42相对基座1运动；当检测结束后需要取土时，支撑杆42对卡件51的轴向推力增强，并带动卡件51克服弹力件52的弹力，使得卡件51进入平滑段1211，由于平滑段1211的内部空间较锥度段1212更加宽阔，卡件51得到舒展，从而将支撑杆42松开，实现这一功能的阻尼组件5只需要卡件51与弹力件52，无需辅助部件，使得整个阻尼组件5结构简单，节省材料，不易损坏。

需要说明的是，卡件51可以有多种结构，任意能实现在弹力件52作用下将支撑杆42锁紧的结构均可，

为了使卡件51与支撑杆42的相互作用力更加均衡，参照图3与图4，在本申请的一种实施例中，卡件51由弹性材料制成且套设在支撑杆42上，卡件51外部轮廓为圆锥形，锥度与锥度段1212的锥度一致。卡件51套设在支撑杆42上，从而使得支撑杆42各方向均可受到卡件51的径向力，避免了支撑杆42因受力不均而发生歪斜，同时卡件51由弹性材料制成，示例的如橡胶材料等，卡件51进入锥度段1212后受到挤压发生一定形变，内部孔径收缩，使其内壁可以与支撑杆42更加贴合，从而将支撑杆42紧紧抱住，增大摩擦，提高锁紧效果，卡件51的外轮廓锥度和锥度段1212的锥度一致，则使得卡件51与锥度段1212的内壁更加贴合，受力更加均衡，进一步提高了支撑杆42受力的均衡性。

为了使卡件51的制造材料更加广泛，参照图7，在本申请的一种实施例中，卡件51具有缺口511，卡件51进入锥度段1212时缺口511逐渐闭合以使卡件51卡紧支撑杆42。卡件51进入锥度段1212时缺口511逐渐闭合，卡件51的内径也随之变小，从而与支撑杆42贴合的更加紧密，将支撑杆42锁紧，相应的卡件51可以使用具有弹性的且硬度较高的材料制作，使得卡件51耐磨性更高，增加了其使用寿命。

为了便于阻尼组件5的安装和维护，参照图3与图6，在本申请的一种实施例中，基座1包括可拆卸连接的第一基体11与第二基体12，参照图5，第一基体11与钻杆9连接，第二基体12与取土管2连接，安装空间121开设于第二基体12靠近第一基体11一侧，将第一基体11与第二基体12拆开后便能打开安装空间121，从而方便对安装空间121内阻尼组件5的维护。

取土管2用于采取土样，取土管2可以是一体式管体，或者由多段式管体构成。若取土管2为一体式管体，当取土管2内装满样土时，滑动机构3和检测组件4位于取土管2靠近基座1一端，取土管2内的土样受到了含水量检测件41的扰动，影响取土质量，同时，由于含水量检测件41位于取土管2内，为了不对取土管2内的土样造成二次扰动，土样封存时，需要将滑动机构3和含水量检测件41一并封存，这就使得每次土样采取都要消耗含水量检测件41和滑动机构3。

为了将受到含水量检测件41扰动的土样与未受到含水量检测件41扰动的样土分离，参照图3与图8，在本申请的一种实施例中，取土管2包括可拆卸连接在一起的样土管21和余土管22，且活塞和含水量检测件41沿取土管2延伸方向的长度之和小于余土管22的长度。取土结束后将样土管21与余土管22拆开，其中的土壤沿样土管21端部切断，检测探针沿余土管22延伸方向的长度小于余土管22的长度，则避免了检测探针对切割土壤过程造成干扰，使得切断土壤的操作更加顺利，其中样土管21中的土壤作为样土封存，余土管22中的土壤因受检测探针的扰动废弃，从而提高了样土的质量。

其中，样土管21和余土管22的可拆卸连接可以为螺纹连接、卡扣连接等，螺纹连接方式中，样土管21和余土管22可以是通过螺纹套接在一起，也可以使用连接管23通过螺纹将样土管21和余土管22连接在一起。

为了避免余土管22与样土管21拆卸过程中对其中的土壤造成扰动，参照图3与图8，在本申请的一种实施例中，取土管2还包括连接管23，样土管21和余土管22的外壁均设有螺纹，连接管23的内壁设置有螺纹，连接管23套设在样土管21和余土管22连接处的外部，通过螺纹将样土管21和余土管22连接。

其中，连接管23与余土管22、样土管21螺纹连接，使得余土管22与样土管21拆卸时只需转动连接管23，余土管22与样土管21不转动从而减小土壤受到的扰动，同时由于拆卸时只有连接管23动作，余土管22与样土管21在拆卸过程中不发生轴向的相对位移，两者连接处的内部不会产生额外空间，从而进一步降低了对样土的破坏。

余土管22与基座1可以焊接在一起，也可以可拆卸连接在一起。由于余土管22可重复使用，而设置在余土管22外壁的螺纹长期使用会受到磨损而失效，若余土管22与基座1焊接，那么当需要更换余土管22时，基座1需要一并更换，成本较高，同时，余土管22与基座1焊接使得余土管22的清理不便。因此，本申请实施例中余土管22与基座1可拆卸连接，当需要更换余土管22时，只需将余土管22拆卸下来，换上新的余土管22即可，节约了取土器的使用成本。当需要清理余土管22时，将余土管22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。

由于取土管2在进行土样采取的过程中，含水量检测件41通过活塞向靠近基座1一端滑动，为了防止用于连接含水量检测件41和数据采集设备7的电缆6对取土管2中的样土产生机械扰动以及电缆6的浪费，参照图3与图4，在本申请的一种实施例中，活塞开有第一引线孔31，第一引线孔31将含水量检测件41和取土管2内部连通，第二基体12开有第二引线孔123，第二引线孔123将取土管2内部和外部连通，含水量检测件41通过依次穿设在第一引线孔31和第二引线孔123内的电缆6与数据采集设备7连接。通过第一引线孔31和第二引线孔123将含水量检测件41、取土管2内部和外部连通，提高了样土的采取质量，节约了成本。

其中，数据采集设备7为时域反射(time domain reflectometry，TDR)设备，TDR数据采集设备通过电缆6和含水量检测件41连接，并向待检测土壤发射并接收电磁波信号，利用时域反射原理，通过测量土样介电常数、电导率等参数，快速测算出土样含水量。

为了避免活塞将电缆6压坏，参照图3与图6，在本申请的一种实施例中，第二基体12远离第一基体11一侧开有容纳腔122，用于容纳电缆6，容纳腔122为松弛的电缆6提供足够的容纳空间，避免了活塞将电缆6挤压，从而提高了电缆6的使用寿命。

相应的，参照图3与图4，在本申请的一种实施例中，滑动机构3靠近基座1一侧一体设置有垫块32，的径向尺寸大于容纳腔122的径向尺寸，从而避免滑动机构3进入容纳腔122。

为了防止第二引线孔123与数据采集设备7之间的电缆6发生打结缠绕，本申请实施例中在第二引线孔123与数据采集设备7之间设置绕线盘8，通过绕线盘8将第二引线孔123与数据采集设备7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。

参照图9与图10，在本申请的一种实施例中，含水量检测件41包括一个中心探针411和多个外围探针412，多个外围探针412环绕中心探针411的轴线均匀设置，中心探针411和外围探针412均沿取土管2的延伸方向设置，且连接于活塞远离基座1一侧。中心探针411作为内导体电极，外围探针412作为外导体电极，通过设置多个环绕中心探针411的外围探针412，形成环状同轴电极，提高含水量检测的精度。

需要说明的是，由于中心探针411与外围探针412、多个外围探针412之间均具有一定间隔，因此第一引线孔31具有对应的分支，以便于电缆6的连接。

其中，中心探针411和外围探针412的制作材料有多种，任意能传递含水量检测参数的材质均可，优选的为钢制件，不易变形，寿命长。

由于外围探针412越多，对土体的扰动也会更大，压入土体时受到的阻力越大，成本也会越高，因此为了降低阻力，参照图9，在本申请的一种实施例中，外围探针412有两个，中心探针411和两个外围探针412成一条直线间隔设置。参照图10，在本申请的另一种实施例中，外围探针412有八个，八个所述外围探针412环绕所述中心探针411，多个外围探针412可以提高测量精度。

为了便于中心探针411和外围探针412的维护，参照图3与图4，在本申请的一种实施例中，中心探针411和外围探针412均可拆卸连接于活塞远离基座1的一侧，有效降低了维护成本，进一步的，含水量检测件41与滑动机构3螺纹连接，结构简单，连接可靠，拆卸方便。

同样的，支撑杆42与滑动机构3，以及基座1与钻杆9均为螺纹连接。

由于取土管2在进行土样采取的过程中，含水量检测件41通过活塞向靠近基座1一端滑动，而活塞与基座1之间存在空气，为了避免气压影响活塞的滑动，进而影响土样的采取，参照图3与图6，在本申请的一种实施例中，第二基体12上设有排气通道124，排气通道124将取土管2内部和外部连通，在活塞向靠近基座1一端滑动时，通过排气通道124排出活塞与基座1之间的空气，方便取土管2采取土样。

样土管21中的样土从检测土管中分离出来以后，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11，本申请的一种实施例中，样土管21的两端连接封口盖211，通过封口盖211将样土管21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。

由于取土管2在采取土样时，需要通过对取土管2施加压力，将取土管2压入土中进行取土，因此，为了方便取土管2的压入，参照图1与图11，本申请的一种实施例中，取土管2远离基座1的端部连接有管靴212，使得取土管2更易压入土中，减小取土管2压入土中所受压力，延长取土管2的使用寿命。

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)

1.一种活塞式取土器，其特征在于，包括：

基座，用于与钻杆连接；

取土管，与所述基座固定连接；

检测组件，位于所述取土管内部，通过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可滑动地伸出所述基座，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；

安装空间，开设于所述基座内，且所述支撑杆穿过所述安装空间；

阻尼组件，位于所述安装空间内，所述阻尼组件包括卡件与弹力件，检测时，所述卡件在所述弹力件的作用下将所述支撑杆卡紧以阻止所述支撑杆相对所述基座滑动，取土管贯入土层取土时，所述支撑杆克服所述弹力件的作用以相对所述基座滑动。

2.根据权利要求1所述的活塞式取土器，其特征在于，所述安装空间包括内径一致的平滑段和内径渐变的锥度段，所述锥度段位于所述安装空间靠近所述含水量检测件一端，且所述锥度段的内径沿朝向所述含水量检测件方向逐渐缩小，所述弹力件将所述卡件由所述平滑段推入所述锥度段以卡紧所述支撑杆。

3.根据权利要求2所述的活塞式取土器，其特征在于，所述卡件由弹性材料制成且套设在所述支撑杆上，所述卡件外部轮廓为圆锥形，锥度与所述锥度段的锥度一致。

4.根据权利要求3所述的活塞式取土器，其特征在于，所述卡件具有缺口，所述卡件进入所述锥度段时所述缺口逐渐闭合以使所述卡件卡紧所述支撑杆。

5.根据权利要求1所述的活塞式取土器，其特征在于，所述基座包括可拆卸连接的第一基体与第二基体，所述第一基体与钻杆连接，所述第二基体与所述取土管连接，所述安装空间开设于所述第二基体靠近所述第一基体一侧。

6.根据权利要求1所述的活塞式取土器，其特征在于，所述弹力件为弹簧，所述弹簧套设于所述支撑杆，且所述弹簧一端抵靠在所述第一基体，另一端抵靠于所述卡件。

7.根据权利要求1所述的活塞式取土器，其特征在于，所述滑动机构为活塞，所述支撑杆的第二端与所述活塞固定，所述支撑杆和所述含水量检测件通过所述活塞与所述取土管密封滑动连接。

8.根据权利要求1所述的活塞式取土器，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，且所述活塞和所述含水量检测件沿所述取土管延伸方向的长度之和小于所述余土管的长度。

9.根据权利要求8所述的活塞式取土器，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。

10.根据权利要求5所述的活塞式取土器，其特征在于，所述活塞开有第一引线孔，所述第一引线孔将所述含水量检测件和所述取土管内部连通，所述第二基体开有第二引线孔，所述第二引线孔将所述取土管内部和外部连通，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数据采集设备连接。

11.根据权利要求10所述的活塞式取土器，其特征在于，所述第二基体远离所述第一基体一侧开有容纳腔，用于容纳所述电缆。

12.根据权利要求1所述的活塞式取土器，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，所述中心探针和所述外围探针均沿所述取土管的延伸方向设置，且连接于所述活塞远离所述基座一侧。

13.根据权利要求12所述的活塞式取土器，其特征在于，所述外围探针有两个，所述中心探针和两个所述外围探针成一条直线间隔设置。

14.根据权利要求12或13中任一项所述的活塞式取土器，其特征在于，所述中心探针和所述外围探针均可拆卸连接于所述活塞远离所述基座的一侧。

15.根据权利要求5所述的活塞式取土器，其特征在于，所述第二基体上设有排气通道，所述排气通道将所述取土管内部和外部连通。

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