CN217277630U - 冻土及冰川原状样野外密度测定装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，冻土及冰川原状样野外密度测定装置包括取样机构、称重机构、烘干机构和电源模块，取样机构、称重机构和烘干机构均与电源模块电连接；取样机构用于获取湿土样，烘干机构用于烘干湿土样并获得干土样；称重机构用于获取湿土样和干土样的重量。该装置能够在野外直接进行土样密度的测试，也即为实地测试，省去了运输步骤，或者说减少了由于运输增加的时间成本，同时，也改善了由于运输过程中环境改变导致的土样形变和水分流失而影响测量结果准确性的情况。

Description

冻土及冰川原状样野外密度测定装置

技术领域

本实用新型涉及环境监控技术领域，具体而言，涉及一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置。

背景技术

单位体积的质量称为密度，即一定质量的样品与其体积之比。密度是物质的一种特性，不随质量和体积的变化而变化，只随物态温度、压强变化而变化。土壤密度是土壤的基本物理性质，根据测定土壤密度的结果可以大致判断土壤的矿物组成，有机质含量及母质、母岩的特性，由土壤密度和容重等的测定结果，可以计算出土壤孔隙度，为了解土壤中水、肥、气、热等肥力因子的相互关系、提供参考资料。在土壤温度、空气温度和湿度、气候环境变化等研究过程中，密度被作为重要的参数；另外在许多实际工程工作的开展与实施过程中，土壤密度也是非常必要的参数，如在冻土区开展基础建设需要测定冻土密度以确定其承重量等，因此迫切需要一种在野外现场测定冻土密度的实验装置来实现便捷、快速、准确的测定密度的目的。现有技术中，土样密度测量需要先将土样在野外采集后再运输至实验室等设定地点进行测量。

经发明人研究发现，现有的土壤密度测量存在如下缺点：

运输及约束力变化会造成冻土原状样变形及水分流失，从而导致测量数据不够精确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其能够改善由于路途颠簸及约束力变化，造成冻土原状样变形及水分流失，从而造成所测密度不够准确的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型提供一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，包括：

取样机构、称重机构、烘干机构和电源模块，所述取样机构、所述称重机构和所述烘干机构均与所述电源模块电连接；所述取样机构用于获取湿土样，所述烘干机构用于烘干所述湿土样并获得干土样；所述称重机构用于获取湿土样和干土样的重量。

在可选的实施方式中，所述取样机构包括手持式电钻和取样筒，所述取样筒的一端敞口另一端封闭，所述取样筒的封闭端与所述手持式电钻可拆卸地连接，所述手持式电钻用于驱动所述取样筒转动；所述取样筒的敞口端用于插入地表以获取湿土样。

在可选的实施方式中，所述取样筒的敞口端所在端面设置有切刃。

在可选的实施方式中，所述取样筒的外周面设置有排屑槽。

在可选的实施方式中，所述排屑槽在所述取样筒的轴线延伸方向上围绕所述取样筒的轴线呈螺旋线延伸。

在可选的实施方式中，所述取样筒的封闭端设置有插槽，所述插槽的横截面轮廓为非圆形，所述插槽与所述手持式电钻的钻杆插接配合，且所述取样筒与所述钻杆在所述钻杆的周向上相对固定；其中，所述横截面为垂直于所述取样筒的轴线的平面。

在可选的实施方式中，所述插槽内设有第一磁铁，所述钻杆上设有第二磁铁，所述第一磁铁与所述第二磁铁磁性吸附连接。

在可选的实施方式中，所述称重机构包括具有显示屏的秤体以及设于所述秤体上的称重盘，所述称重盘用于容置湿土样或干土样。

在可选的实施方式中，所述电源模块设置为可充电电池。

在可选的实施方式中，所述冻土及冰川原状样野外密度测定装置还包括包装盒，所述取样机构、称重机构、烘干机构和电源模块均容置于所述包装盒中。

本实用新型实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的冻土及冰川原状样野外密度测定装置，能够直接在野外使用，具有野外取样后及时就地进行密度测量的功能，进而避免运输过程中土样环境改变造成的冻土原状样变形及水分流失的情况，测量获取的密度更加准确，可靠性高。具体的，将测定装置布置于待取样位置，然后利用电源模块为取样机构、称重机构和烘干机构供电，取样机构获取定量的土样，直接从地表获取的土样具有一定的湿度，称作湿土样，此时，将湿土样置于称重机构处进行一次称量，获取重量后，利用重量和体积的比值获得湿土样的密度。然后，再将湿土样置于烘干机构处，将湿土样烘干后得到干土样，干土样置于称重机构处获取重量，然后利用干土样的重量和初始的体积计算得到干土样的密度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的冻土及冰川原状样野外密度测定装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的取样筒的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的取样机构的部分结构示意图。

图标:

100-取样机构；110-手持式电钻；111-钻杆；112-连接件；113-第二磁铁；120-取样筒；130-切刃；140-排屑槽；150-插槽；160-第一磁铁；200-称重机构；210-秤体；220-显示屏；300-烘干机构；310-烘干室；320-门体；400-电源模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

目前，对于冻土及冰川土样的密度测试，一般是先在野外采集土样，然后输送至试验室或其他设定位置进行密度测试，如此，在输送过程中，由于环境的改变会造成冻土原状样变形及水分流失，从而导致测量数据不够精确。

鉴于此，设计者设计了一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，能够在野外直接进行土样密度的测试，也即为实地测试，省去了运输步骤，或者说减少了由于运输增加的时间成本，同时，也改善了由于运输过程中环境改变导致的土样形变和水分流失而影响测量结果准确性的情况。

请参阅图1，本实施例中，冻土及冰川原状样野外密度测定装置包括取样机构100、称重机构200、烘干机构300和电源模块400，取样机构100、称重机构200和烘干机构300均与电源模块400电连接；取样机构100用于获取湿土样，烘干机构300用于烘干湿土样并获得干土样；称重机构200用于获取湿土样和干土样的重量。

本实施例提供的冻土及冰川原状样野外密度测定装置的使用方式如下：

将测定装置布置于待取样位置，然后利用电源模块400为取样机构100、称重机构200和烘干机构300供电，取样机构100获取定量的土样，直接从地表获取的土样具有一定的湿度，称作湿土样，此时，将湿土样置于称重机构200处进行一次称量，获取重量后，利用重量和体积的比值获得湿土样的密度。然后，再将湿土样置于烘干机构300处，将湿土样烘干后得到干土样，干土样置于称重机构200处获取重量，然后利用干土样的重量和初始的体积计算得到干土样的密度。如此，在野外采集土样后，能够直接进行土样的湿密度和干密度的测试，效率高，不需要将土样运输至设定位置，降低了环境因素对于测试结果的准确性的影响，测试结果准确性高。

请参阅图1-图3，本实施例中，可选的，取样机构100包括手持式电钻110和取样筒120，取样筒120与手持式电钻110可拆卸地连接，取样筒120能够在手持式电钻110的带动下转动，从而利用取样筒120钻取土样。可选的，手持式电钻110的钻杆外固定设置有连接件112，例如，连接件112的一端套接在钻杆外且与钻杆焊接固定。连接件112的至少部分横截面外轮廓为非圆形，例如，本实施例中，连接件112的横截面外轮廓设置为正六边形。取样筒120套接在连接件112外且与连接件112在钻杆的周向上相对固定。应当理解，取样筒120套接于连接件112外的部分的横截面轮廓与连接件112的横截面轮廓基本相同即可。当取样筒120套接在连接件112外后，取样筒120与连接件112周向固定，也即取样筒120不会相对于连接件112转动，能够在钻杆的带动下自转。应当理解，连接件112的横截面为垂直于钻杆的轴线的平面。

进一步的，取样筒120设置为一端开口一端封闭的结构，并且，取样筒120大致为圆形筒。取样筒120的敞口端所在端面设置有切刃130，切刃130的数量可以是多个，多个切刃130在敞口端的周向上均匀间隔排布，例如，本实施例中，切刃130的数量为两个。利用敞口端钻取土样时，切刃130直接于土壤接触，利于破土取样。取样筒120的封闭端设置有插槽150，插槽150的横截面轮廓与连接件112的横截面轮廓的形状大小基本相同，利用插槽150能将取样筒120套接在连接件112外，且二者实现周向固定。应当理解，插槽150的横截面为垂直于取样筒120的轴线的平面。

进一步的，为了便于取样筒120钻入地层，取样筒120的外周面设置有排屑槽140，排屑槽140设置为螺旋线槽，也即，排屑槽140在取样筒120的轴线延伸方向上围绕取样筒120的轴线呈螺旋线延伸。在钻土取样过程中，切屑碎屑会沿排屑槽140排除，避免切屑影响取样筒120的钻进作业。

此外，取样筒120可以设置观察窗，通过观察窗能够清楚地知晓取样筒120内土样的采集情况。同时，取样筒120上设置有刻度值，能够通过刻度值反应取样筒120内的土样的体积。或者说，在设计取样筒120时，取样筒120的最大容积是可知的，每次取样将土样填满取样筒120的筒腔，每次土样的体积即为取样筒120的最大容积。进一步的，在取样后，可以利用刮刀刮平敞口端的土样，保证体积的准确性。

进一步的，插槽150中粘接固定有第一磁铁160，连接件112上粘接固定有第二磁铁113，当取样筒120套接在连接件112外后，第一磁铁160和第二磁铁113吸附连接，二者的结构牢靠，取样筒120不易自动从钻杆111上脱落，安全性高。在取样完毕后，施力于取样筒120或钻杆111，克服磁性力后将取样筒120与连接件112分离即可。

应当理解，可以将第一磁铁160或第二磁铁113设置为电磁铁，通过独立的电池进行供电，当不需要定位取样筒120和连接件112时，电磁铁断电失去磁力，便于取样筒120和连接件112的拆装。

此外，为了便于获取不同体积的土样，可以设置多种规格的取样筒120，多个取样筒120的最大容积不同，按需选择即可，使用灵活。

需要说明的是，由于冻土样品中冰的存在，导致样品硬度较高，需要满足一定要求的材料来制作取样筒120，具体要求为：

1、高硬度和耐磨性:切削部分的材料必须具备足够的硬度才能切入土样；具有高的耐磨性，刀具才不磨损，延长使用寿命；

2、高的强度和好的韧性:在切削过程中，刀具要承受很大的冲击力，所以刀具材料要具有较高的强度，否则易断裂和损坏。由于刀具会受到冲击和振动，因此，材料还应具备好的韧性，才不易崩刃，碎裂。因此，本实用新型的刀具材料选用高速工具钢。为适应各种冻土样，也可以在取样筒120的切刃130位置处镶嵌金刚石，以免当冻土样中含有大颗粒石块时切削不能顺利进行。

本实施例中，可选的，称重机构200包括具有显示屏220的秤体210以及设于秤体210上的称重盘，称重盘用于容置湿土样或干土样。并且，称重机构200称重后，数据能够存储起来，可以通过网络传输数据，便于收集和保持。显示屏220上显示的数据可以通过语音播报，更加方便。

本实施例中，可选的，电源模块400可以设置为可充电电池。

本实施例中，可选的，烘干机构300包括烘干室310、门体320和灯体，烘干室310设置有操作口，门体320与烘干室310活动连接，用于打开或关闭操作口。灯体设置于烘干室310内，灯体的数量为多个，可以分布在烘干室310的顶部和侧部，从而对土样进行多方位的烘干，提高作业效率。

本实施例中，可选的，冻土及冰川原状样野外密度测定装置还包括包装盒(图未示)，取样机构100、称重机构200、烘干机构300和电源模块400均容置于包装盒中。多个部件均集中设置于包装盒中，不易丢失或污染。需要使用时，从包装盒中取出，将取样机构100、称重机构200均与电源模块400电连接，即可进行作业。

本实施例提供的冻土及冰川原状样野外密度测定装置，现场进行土样密度测试，效率高，准确性高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于，包括：

取样机构、称重机构、烘干机构和电源模块，所述取样机构、所述称重机构和所述烘干机构均与所述电源模块电连接；所述取样机构用于获取湿土样，所述烘干机构用于烘干所述湿土样并获得干土样；所述称重机构用于获取湿土样和干土样的重量。

2.根据权利要求1所述的一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于：

所述取样机构包括手持式电钻和取样筒，所述取样筒的一端敞口另一端封闭，所述取样筒的封闭端与所述手持式电钻可拆卸地连接，所述手持式电钻用于驱动所述取样筒转动；所述取样筒的敞口端用于插入地表以获取湿土样。

3.根据权利要求2所述的一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于：

所述取样筒的敞口端所在端面设置有切刃。

4.根据权利要求2所述的一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于：

所述取样筒的外周面设置有排屑槽。

5.根据权利要求4所述的一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于：

所述排屑槽在所述取样筒的轴线延伸方向上围绕所述取样筒的轴线呈螺旋线延伸。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于：

所述取样筒的封闭端设置有插槽，所述插槽的横截面轮廓为非圆形，所述插槽与所述手持式电钻的钻杆插接配合，且所述取样筒与所述钻杆在所述钻杆的周向上相对固定；其中，所述横截面为垂直于所述取样筒的轴线的平面。

7.根据权利要求6所述的一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于：

所述插槽内设有第一磁铁，所述钻杆上设有第二磁铁，所述第一磁铁与所述第二磁铁磁性吸附连接。

8.根据权利要求1所述的一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于：

所述称重机构包括具有显示屏的秤体以及设于所述秤体上的称重盘，所述称重盘用于容置湿土样或干土样。

9.根据权利要求1所述的一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于：

所述电源模块设置为可充电电池。

10.根据权利要求1所述的一种冻土及冰川原状样野外密度测定装置，其特征在于：

所述冻土及冰川原状样野外密度测定装置还包括包装盒，所述取样机构、称重机构、烘干机构和电源模块均容置于所述包装盒中。

Images