本實(shí)用新型涉及土壤學(xué)實(shí)驗(yàn)研究設(shè)備領(lǐng)域,特別是涉及一種大埋深土壤取樣裝置。
背景技術(shù):
土壤物理參數(shù)及其水動(dòng)力特征參數(shù)是研究土壤水文過(guò)程的重要依據(jù)。為了獲取土壤物理參數(shù)及其水動(dòng)力特征參數(shù),一般采用原裝土取樣。目前,隨著地下水的大規(guī)模開(kāi)采,華北平原的地下水位埋深由20世紀(jì)70年代的2~15m降至現(xiàn)在的8~30m,局部地區(qū)甚至達(dá)到了56m。那么,地下水位的下降使得土壤水文過(guò)程的研究深度從原來(lái)的幾米拓展到了二十多米甚至更大的范圍。
而隨著研究深度的增加,土壤受到的土壓力也在增大。土壓力的增大使得土壤水分傳輸過(guò)程中的結(jié)構(gòu)調(diào)整受限,從而反過(guò)來(lái)影響土壤的水分傳導(dǎo)等土壤水分特性。
那么對(duì)于大深埋環(huán)境下的土壤取樣來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)的原狀土取樣裝置一般為容納在鉆頭內(nèi)壁的環(huán)刀,其中,環(huán)刀的上下界面與內(nèi)壁無(wú)間隙完全貼合。采用這種環(huán)刀取樣結(jié)構(gòu),將土壤從較深的環(huán)境下取出到地面時(shí),由于環(huán)刀是上下無(wú)底的中空結(jié)構(gòu),而環(huán)刀的兩端又不會(huì)給土體加壓。這樣,一旦取土完成后,原本在土下對(duì)采樣的土體造成的壓力將會(huì)突然喪失。從而使得取樣到地面的深層土壤發(fā)生膨脹等形變,進(jìn)而使得測(cè)量的土壤物理參數(shù)、土壤水動(dòng)力參數(shù)等參數(shù)失真,不利于土壤分析。
由此可見(jiàn),將現(xiàn)有技術(shù)中的土壤采樣裝置直接應(yīng)用到大埋深的環(huán)境下時(shí),普遍存在著采樣土壤膨脹、土壤參數(shù)失真,不利于土壤分析的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大埋深土壤取樣裝置,以解決現(xiàn)有技術(shù)中的土壤采樣裝置直接應(yīng)用到大埋深的環(huán)境下時(shí),所存在的采樣土壤膨脹、土壤參數(shù)失真,不利于土壤分析的問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題,根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面,本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大埋深土壤取樣裝置,包括:
手柄,為中空結(jié)構(gòu),在所述手柄的上方以及所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有絞盤(pán)4;
鉆頭,包括內(nèi)壁和外壁,所述內(nèi)壁包括上層凹槽和下層凹槽,其中,所述上層凹槽和所述鉆頭的上截面相間隔形成第一空間、所述下層凹槽與所述鉆頭的下截面相間隔形成第二空間;其中,所述內(nèi)壁安設(shè)有環(huán)刀,所述環(huán)刀為中空且上、下截面開(kāi)口的圓形筒狀結(jié)構(gòu),且卡設(shè)在所述上層凹槽和所述下層凹槽之間、且與所述內(nèi)壁貼合,用于取土;
連接桿,為連接在所述手柄和所述鉆頭之間的中空結(jié)構(gòu),內(nèi)設(shè)有兩根L型鋼絲;其中,所述兩根L型鋼絲的垂直部分均穿設(shè)在所述連接桿中,且所述垂直部分的上截面穿設(shè)在所述手柄的中空結(jié)構(gòu)中,且所述上截面與所述絞盤(pán)4連接,所述兩根L型鋼絲的水平部分分別設(shè)置在所述第一空間和所述第二空間,用于在轉(zhuǎn)動(dòng)的所述絞盤(pán)4的帶動(dòng)下切割所述環(huán)刀上、下表面的土壤。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型實(shí)施例包括以下優(yōu)點(diǎn):
借助于本實(shí)用新型上述實(shí)施例的技術(shù)方案,能夠在取土完成后,由第一空間和第二空間中位于環(huán)刀上下截面上的土壤對(duì)環(huán)刀內(nèi)的土壤加壓,也就是說(shuō),采用本實(shí)用新型大埋深土壤取樣裝置入土后,能夠在基本保持大埋深土壤的土壓力條件下就完成土體的切割。從而避免了取自大深埋環(huán)境下的土壤因?yàn)榈竭_(dá)地面而無(wú)外界壓力而膨脹,造成土壤參數(shù)失真的問(wèn)題;同時(shí),通過(guò)在第一空間和第二空間設(shè)置L型鋼絲的水平部分,能夠在需要進(jìn)行土壤分析前,獲取所需的環(huán)刀內(nèi)的保持有原始?jí)毫Φ耐寥溃軌虮WC土壤參數(shù)分析的準(zhǔn)確度。這樣既能避免傳統(tǒng)技術(shù)的環(huán)刀取土過(guò)程中環(huán)刀兩側(cè)土體易破損,利用環(huán)刀測(cè)試前需要修補(bǔ)的問(wèn)題,同時(shí),又能避免土壓力釋放對(duì)環(huán)刀內(nèi)的土壤造成的形變。從而保證取得的土壤樣品的相關(guān)特征參數(shù)準(zhǔn)確,進(jìn)而準(zhǔn)確的測(cè)定深層土壤的相關(guān)特征參數(shù)。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種大埋深土壤取樣裝置的示意圖;
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種手柄和絞盤(pán)的放大示意圖;
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種鉆頭的放大示意圖;
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種連接桿的放大示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D1,示出了本實(shí)用新型的一種大埋深土壤取樣裝置實(shí)施例的示意圖,根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的大埋深土壤取樣裝置具體包括:
手柄1,為中空結(jié)構(gòu),圖2為圖1中關(guān)于手柄1和絞盤(pán)4的放大示意圖,參照?qǐng)D1和圖2,在所述手柄1的上方以及所述中空結(jié)構(gòu)均內(nèi)設(shè)有絞盤(pán)4;并且,手柄1和絞盤(pán)4均可以轉(zhuǎn)動(dòng)。
鉆頭,圖3為圖1中鉆頭的放大示意圖,參照?qǐng)D1和圖3,該鉆頭包括內(nèi)壁6和外壁5,該內(nèi)壁6和外壁5之間可以是實(shí)心結(jié)構(gòu)也可以是中空結(jié)構(gòu),在不同的實(shí)施例中可以根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)置;
其中,所述內(nèi)壁6包括上層凹槽(未示出)和下層凹槽(未示出),其中,所述上層凹槽和所述鉆頭的上截面相間隔形成第一空間、所述下層凹槽與所述鉆頭的下截面相間隔形成第二空間;
其中,所述內(nèi)壁6還安設(shè)有環(huán)刀7,所述環(huán)刀7為中空且上、下截面開(kāi)口的圓形筒狀結(jié)構(gòu),且卡設(shè)在所述上層凹槽和所述下層凹槽之間、且與所述內(nèi)壁6貼合,用于取土;
在本實(shí)施例中,該上層凹槽和下層凹槽用于將環(huán)刀7卡設(shè)在鉆頭的內(nèi)壁6中,因此,上層凹槽和下層凹槽的形狀可以相同或不同,它們的形狀可以是圓環(huán)凹槽也可以是鋸齒凹槽,只要它們能夠?qū)h(huán)刀7卡設(shè)在內(nèi)壁6上即可。因此,本實(shí)用新型對(duì)于上層凹槽和下層凹槽的形狀、結(jié)構(gòu)并不作具體限定。
連接桿2,圖4為圖1中連接桿的放大示意圖,參照?qǐng)D1和圖4,該連接桿為連接在所述手柄1和所述鉆頭之間的中空結(jié)構(gòu),內(nèi)設(shè)有兩根L型鋼絲(圖1僅示意出了一根L型鋼絲8);其中,所述兩根L型鋼絲的垂直部分8a均穿設(shè)在所述連接桿中,且所述垂直部分的上截面穿設(shè)在所述手柄1的中空結(jié)構(gòu)中,且所述上截面與所述絞盤(pán)4連接,所述兩根L型鋼絲的水平部分分別設(shè)置在所述第一空間和所述第二空間(這里示意出了一根位于第一空間A的鋼絲),用于在絞盤(pán)4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在所述絞盤(pán)4的帶動(dòng)下切割所述環(huán)刀7上、下表面的土壤(即位于第一空間、第二空間并超出環(huán)刀7的上下截面的土壤)。
而利用上述大埋深土壤取樣裝置進(jìn)行具體取土的操作時(shí),可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1來(lái)將鉆頭鉆入大深埋的土壤中,從而使鉆頭內(nèi)部的環(huán)刀7取土;其中,由于環(huán)刀7的上下截面與鉆頭的上下截面之間都存在空間,這樣,當(dāng)鉆頭從大深埋的土壤中取出時(shí),環(huán)刀7的上下截面上方均會(huì)覆蓋著大深埋的土壤,那么位于第一空間和第二空間的土壤就會(huì)對(duì)環(huán)刀7內(nèi)的土壤起到保持壓力的作用。那么當(dāng)鉆土完成后,大深埋土壤取樣裝置到達(dá)地面上,由于第一空間和第二空間的土壤就會(huì)對(duì)環(huán)刀7內(nèi)的土壤起到保持壓力的作用,從而會(huì)使得環(huán)刀7內(nèi)的土壤還是處于鉆土?xí)r所處的大深埋環(huán)境下的土壓力,即環(huán)刀7內(nèi)的土壤會(huì)被上下截面的多余的土壤加壓,該壓力值與大深埋環(huán)境下的原始?jí)毫ο嗤?,這樣就可以避免采樣的土壤到達(dá)地面后因?yàn)槭毫Χ蛎洠斐赏寥绤?shù)失真,不利于土壤分析的問(wèn)題。
然后,在環(huán)刀7內(nèi)的土壤基本保持大埋深土壤的土壓力條件下,借助于上述兩根L型鋼絲來(lái)對(duì)環(huán)刀7上下截面的土壤完成切割,這樣既能避免傳統(tǒng)技術(shù)的環(huán)刀取土過(guò)程中環(huán)刀兩側(cè)土體易破損,利用環(huán)刀測(cè)試前需要修補(bǔ)的問(wèn)題,同時(shí),又能避免土壓力釋放對(duì)環(huán)刀7內(nèi)的土壤造成的形變。從而保證取得的土壤樣品的相關(guān)特征參數(shù)準(zhǔn)確,進(jìn)而準(zhǔn)確的測(cè)定深層土壤的相關(guān)特征參數(shù)。
另外,由于需要進(jìn)行分析的土壤為位于環(huán)刀7內(nèi)部的土壤,因此,在進(jìn)行土壤分析前,還需要去除位于環(huán)刀7上下截面上多余的土壤,這時(shí)可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)絞盤(pán)4來(lái)使鋼絲8收緊,由于位于第一空間和第二空間的鋼絲為L(zhǎng)型的水平部分,這樣就可以將多余的土壤切割掉,從而得到用于土壤分析的環(huán)刀7內(nèi)的土壤。
借助于本實(shí)用新型上述實(shí)施例的技術(shù)方案,能夠在取土完成后,由第一空間和第二空間中位于環(huán)刀上下截面上的土壤對(duì)環(huán)刀內(nèi)的土壤加壓,避免了取自大深埋環(huán)境下的土壤因?yàn)榈竭_(dá)地面而無(wú)外界壓力而膨脹,造成土壤參數(shù)失真的問(wèn)題;同時(shí),通過(guò)在第一空間和第二空間設(shè)置L型鋼絲的水平部分,能夠在需要進(jìn)行土壤分析前,獲取所需的環(huán)刀內(nèi)的保持有原始?jí)毫Φ耐寥溃軌虮WC土壤參數(shù)分析的準(zhǔn)確度。
繼續(xù)參照?qǐng)D1~4,在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上,下面將進(jìn)一步論述本實(shí)用新型實(shí)施例的大埋深土壤取樣裝置。
可選地,在一個(gè)實(shí)施例中,用于切割所述環(huán)刀上、下表面的土壤的所述兩根L型鋼絲的水平部分在切割土壤之前可以分別卡設(shè)在所述上層凹槽和所述下層凹槽。
相應(yīng)的,在本實(shí)施例中,鋼絲8用于在絞盤(pán)4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)收緊從而切割環(huán)刀7上表面覆蓋的多余土壤,而在切割土壤之前,該鋼絲8的水平部分8b是卡設(shè)在位于第一空間A的上層凹槽內(nèi)的;對(duì)于未示出的另一個(gè)用于在絞盤(pán)4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)收緊從而切割環(huán)刀7下表面覆蓋的多余土壤的鋼絲8,其水平部分則是卡位于第二空間B的下層凹槽內(nèi)。
這樣,在鋼絲8未使用時(shí),可以使鋼絲8在鉆頭內(nèi)有能夠卡住的位置,避免在大埋深土壤取樣裝置移動(dòng)時(shí),該鋼絲在鉆頭內(nèi)部發(fā)生搖晃而損壞能夠碰撞的各個(gè)部件。
在本實(shí)施例中,對(duì)于鋼絲8在未使用時(shí)所使用的安放位置采用的是已有的用于卡住環(huán)刀7的上下層凹槽,這樣一方面可以節(jié)約大埋深土壤取樣裝置的制造成本,另一方面可以避免在容積較小的鉆頭內(nèi)設(shè)置更多的槽口;當(dāng)然,在不同實(shí)施例中,本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以根據(jù)實(shí)際需要在鉆頭內(nèi)部設(shè)置其他可以在鋼絲8不用時(shí)來(lái)卡住鋼絲8的其他部件,其只要能夠保持鋼絲8不搖晃即可,本實(shí)用新型對(duì)此并不做具體限定。
可選地,在另一個(gè)實(shí)施例中,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)絞盤(pán)拉緊鋼絲對(duì)環(huán)刀上下截面上的土壤切割完成后,同樣為了避免鋼絲在第一或第二空間內(nèi)晃動(dòng),根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鉆頭的內(nèi)壁還包括:第一內(nèi)槽和第二內(nèi)槽,其中,所述第一內(nèi)槽位于所述上層凹槽和所述鉆頭的上截面之間,所述第二內(nèi)槽位于所述下層凹槽和所述鉆頭的下截面之間;并且用于切割所述環(huán)刀上、下表面的土壤的所述兩根L型鋼絲的水平部分在切割土壤之后分別卡設(shè)在所述第一內(nèi)槽和所述第二內(nèi)槽。
相應(yīng)的,在本實(shí)施例中,參照?qǐng)D1和圖3,這里示出了位于上層凹槽和鉆頭上截面之間的第一內(nèi)槽9a和位于下層凹槽和鉆頭下截面之間的第二內(nèi)槽9b,這樣,當(dāng)鋼絲8對(duì)多余的土壤切割完成后,就可以自動(dòng)卡設(shè)在對(duì)應(yīng)的內(nèi)槽內(nèi)。
可選地,在另一個(gè)實(shí)施例中,所述兩根L型鋼絲的L拐角部分為圓弧型,所述L拐角部分具有光滑表面,這樣當(dāng)鋼絲的水平部分在切割土壤時(shí),由于水平部分與環(huán)刀的上、下截面的土壤直接接觸,如果該L拐角部分為直角型,那么該直角很容易磨損從而使得鋼絲斷裂。因此,在本實(shí)施例中將L拐角部分做成圓弧型,從而使該拐角避免與切割的土壤或者其他部分直接接觸,延長(zhǎng)鋼絲的使用壽命。
相應(yīng)的,參照?qǐng)D1和圖3所示的實(shí)施例中,該L型鋼絲8的L型拐角部分8b為圓弧型,這樣可以延長(zhǎng)鋼絲8的使用壽命。
當(dāng)然,雖然在本實(shí)施例中僅僅限定了L拐角部分為圓弧型以及具有光滑的表面,但是在不同實(shí)施例中,根據(jù)實(shí)際需要可以將鋼絲8在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中容易接觸其他部件或土壤的各個(gè)部分都做成圓弧型并具有光滑表面,從而進(jìn)一步提高鋼絲8的使用壽命。
另外,在一個(gè)實(shí)施例中,可以將環(huán)刀與鉆頭直接進(jìn)行一體化設(shè)置,即參照上述實(shí)施例中所描述的通過(guò)設(shè)置兩層凹槽來(lái)使環(huán)刀卡在鉆頭內(nèi)。
當(dāng)然,在另一個(gè)實(shí)施例中,為了能夠隨時(shí)更換環(huán)刀,也可以將環(huán)刀與鉆頭設(shè)置成非一體化設(shè)置,具體而言,可以在所述內(nèi)壁和所述外壁的同一側(cè)分別設(shè)置開(kāi)口以及與所述開(kāi)口配套的蓋板,并且該開(kāi)口的尺寸大于該環(huán)刀的尺寸。所述開(kāi)口用于將所述環(huán)刀安設(shè)于所述內(nèi)壁以及將所述環(huán)刀從所述內(nèi)壁6取出;所述蓋板用于將所述環(huán)刀固定于所述內(nèi)壁。
具體而言,通過(guò)設(shè)置該開(kāi)口,在需要從地下取土?xí)r,將環(huán)刀插入至鉆頭的內(nèi)壁;那么為了在環(huán)刀在地下取土過(guò)程中在鉆頭內(nèi)保持不動(dòng),因此,還需要設(shè)置與該開(kāi)口尺寸配套的蓋板,通過(guò)蓋上該蓋板能夠使環(huán)刀在鉆頭內(nèi)部保持不動(dòng),提高取土效率;同時(shí),也為環(huán)刀在鉆頭內(nèi)達(dá)到固定的效果提供進(jìn)一步的保障。
此外,在本實(shí)施例中,參照?qǐng)D1和圖3,根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鉆頭為中空、圓形筒狀結(jié)構(gòu),且所述鉆頭的所述下截面為開(kāi)口結(jié)構(gòu),這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1將鉆頭鉆到地下時(shí),土壤才能通過(guò)鉆頭的下截面進(jìn)入環(huán)刀7。
可選的,環(huán)刀7也為圓形筒狀結(jié)構(gòu),這樣可以使環(huán)刀7更容易貼合與鉆頭的內(nèi)壁6;此外,本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)于鉆頭和環(huán)刀7的筒狀結(jié)構(gòu)的形狀并不作具體限制,它們可以是圓形、也可以是多邊形等其他形狀,只要它們是下截面開(kāi)口的中空結(jié)構(gòu)即可。
可選的,在本實(shí)施例中,參照?qǐng)D1和圖4,根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的連接桿2可以包括多個(gè)螺紋連接的子連接桿2a、2b、2c。其中,對(duì)于任意一個(gè)子連接桿,其一端的連接處具有外表面螺紋,另一端的連接處具有內(nèi)表面螺紋,這樣可以保證任意兩個(gè)子連接桿配套連接。
而在實(shí)際取土過(guò)程中,隨著深入鉆土的深度不同可以連接不同數(shù)量的子連接桿來(lái)構(gòu)成不同長(zhǎng)度的連接桿;在取土過(guò)程中,如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前連接桿的長(zhǎng)度不夠,可以直接在最上端的子連接桿處增加子連接桿來(lái)延長(zhǎng)連接桿的長(zhǎng)度,從而繼續(xù)鉆土,而無(wú)需將鉆頭從土壤中取出,提高了取土的便利性。
另外,當(dāng)采用圖1所示的大埋深土壤取樣裝置從大深埋環(huán)境下取土完成,同時(shí),也通過(guò)鋼絲8對(duì)環(huán)刀7上下截面的土壤切割完成,那么在切割土壤完成后立即在環(huán)刀7的上下截面夾上透水石,并將夾好透水石的環(huán)刀7放入存放盒里,該盒體為封閉盒體,且盒體內(nèi)的高度為兩塊透水石的厚度和環(huán)刀7的厚度之和,從而保證環(huán)刀7內(nèi)的土壤的壓力與環(huán)刀7從鉆頭里拿出時(shí)的壓力相同;另外,在盒體的外部還設(shè)有與透水石連接的壓力傳感器,一旦檢測(cè)到透水石的壓力小于大深埋環(huán)境下取土?xí)r地下土的壓力,則對(duì)透水石進(jìn)行加壓。
需要注意的是,圖2、圖3和圖4為圖1中不同部分的放大示意圖,因此,圖2~圖4與圖1中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的意義,在本文中不再針對(duì)每個(gè)附圖的標(biāo)號(hào)作一一說(shuō)明,互相參考即可。
本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述,每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處,各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。
盡管已描述了本實(shí)用新型實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施例,但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念,則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以,所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型實(shí)施例范圍的所有變更和修改。
最后,還需要說(shuō)明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái),而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且,術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者終端設(shè)備不僅包括那些要素,而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者終端設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下,由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者終端設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種大埋深土壤取樣裝置,進(jìn)行了詳細(xì)介紹,本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述,以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想;同時(shí),對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本實(shí)用新型的思想,在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處,綜上所述,本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。