[发明专利]一种新型原状土柱取样装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种新型原状土柱取样装置及其使用方法。本发明采用压入式，无振动扰动，且可保证均匀受力，垂直压入；本发明各部件采用丝口连接，方便组装拆卸，可单人操作；本发明中作为土钻主体的有机玻璃柱体可直接与有机玻璃端口连接，直接成为土柱主体，开展穿透实验，无需二次装填；本发明中作为压入装置可作为拔出装置，用力均匀，减小拔出扰动；本发明中的不锈钢片在有机玻璃柱和环刀内部贯穿开孔的引导下可进入土壤切断土柱与下层土壤连接，且充分利用负压，使整个土柱拔出更容易，扰动最小。

技术领域

本发明涉及土壤取样技术领域，具体涉及一种新型原状土柱取样装置及其使用方法。

背景技术

土柱实验是进行农业、林业、水利、环境等领域研究必不可少的手段，通过土柱实验可以在室内对土壤中水分、污染物的迁移规律和机理进行研究。一般的土柱实验选择将土壤取回后进行风干、研磨再装填，但对于某些研究，例如土壤优先流等，需要尽可能地维持土壤的孔隙结构，因此需要原状土柱进行实验。现有的取土方法主要分为挖掘取样与土钻取样两大类，但都难以实现原状土柱取样：

1、挖掘取样为破坏性取样，主要是指在取土过程中，破坏土壤原有形态结构，但土样仍可通过人工重新装填进行土柱实验。例如，大型挖掘机的土方挖掘，采用锹、镐等进行人工挖掘。

2、土钻取样主要是指通过施加向下的垂向力使土钻进入土壤，土壤填满土钻内部空间，拔出土钻从而带出不同深度的土壤。根据垂向力施加方式不同，又可将土钻取样法分为压力土钻取样与振动土钻取样。压力土钻取样主要指通过人工或液压，将土钻一次性压到预定深度；振动土钻取样主要指通过连续高频振动，间歇式地将土钻打到预定深度。对于液压土钻，虽然可以满足各种深度、直径的原状土柱取样，但液压装置通常巨大，价格昂贵，一般用在地质勘探中；人工施压土钻由于人施加的压力有限，限制了其取样深度和取样直径，且难以保证完全垂直，可能造成土柱的挤压扰动。对于原状土柱的取出，液压和人工施压土钻都是直接拔出，土柱和下层土之间连接断开，断开位置难以控制。振动型土钻的取样深度和直径介于液压土钻和人工土钻之间，可以单人操作，但高频振动会改变土壤颗粒分布，影响孔隙结构，并非真正意义上的原状土柱。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种新型原状土柱取样装置及其使用方法解决了难以实现原状土柱取样的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种新型原状土柱取样装置，包括固定装置、提压装置、固定钢桩、有机玻璃柱体、环刀、传动装置、不锈钢套筒和有机玻璃端口；

所述固定装置包括圆环底盘和设置在底盘上方的矩形支架，所述底盘上设有若干底部固定孔，所述固定钢桩穿过底部固定孔将固定装置固定，所述底盘中央设有垂直固定环，所述垂直固定环的直径与底盘的内径相同，所述底盘上还设有水平仪，所述矩形支架顶部中央设有支架丝口；

所述提压装置包括轮盘和顶部与轮盘中央固定连接的螺杆，所述螺杆与支架丝口活动连接；

所述螺杆的底部通过传动装置与不锈钢套筒的顶部活动连接，所述不锈钢套筒与有机玻璃柱体的上端通过丝口活动连接，所述有机玻璃柱体的下端与环刀通过丝口活动连接，所述有机玻璃柱体和环刀均为中空结构，所述有机玻璃柱体上设有若干竖直的第一矩形贯穿开孔，所述环刀呈碗状，所述环刀上设有若干弧形的第二矩形贯穿开孔，所述第二矩形贯穿开孔的曲率通过有机玻璃柱体的直径确定，所述第一矩形贯穿开孔与第二矩形贯穿开孔的数量相同且位置对齐，所述第一矩形贯穿开孔与第二矩形贯穿开孔内设有不锈钢片；

所述有机玻璃柱体的上下两端还可通过丝口活动连接有机玻璃端口，所述有机玻璃端口与有机玻璃管连接，并通过有机玻璃管连接水管，所述有机玻璃端口内设有透水石。

进一步地：所述不锈钢套筒的直径小于有机玻璃柱体的外径。

采用上述进一步方案的有益效果为：不锈钢套筒不会影响不锈钢片的设置。