專利名稱：一種用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土工學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器。
背景技術(shù)：
土壤容重是指自然狀態(tài)下土壤單位體積的質(zhì)量，土壤容重指標(biāo)在環(huán)保、地質(zhì)、水利、農(nóng)業(yè)及建筑工程中具有重要的意義。測(cè)定土壤容重的方法是，在盡量保持土壤自然狀態(tài)的前提下提取土壤式樣，測(cè)定式樣體積和去水質(zhì)量，式樣去水質(zhì)量和體積之比即為土壤容重。容重測(cè)定的技術(shù)關(guān)鍵是如何獲取保持土壤原狀的土壤式樣。經(jīng)典的獲取土壤式樣方法有兩種即環(huán)刀法取土和慣入法取土。環(huán)刀法是采用取樣環(huán)刀，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。取土?xí)r將環(huán)刀壓入要測(cè)定的土壤中， 在土壤充滿環(huán)刀后，在環(huán)刀下表面插入切土托板，之后取出環(huán)刀，測(cè)量環(huán)刀內(nèi)土壤質(zhì)量，再除以環(huán)刀容積，即得到土壤容重。要測(cè)定不同深度的容重，就要在測(cè)試土壤處先挖出一堵墻，再在墻的不同深度修整出取樣平面，用以壓入環(huán)刀取樣。環(huán)刀法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定精度較高，缺點(diǎn)是取樣效率很低，工作量大。慣入法取土是采用一種組合式圓管取土器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。管靴12刃口角度一般小于10°并經(jīng)淬火處理，以保證有較大的強(qiáng)度切入土壤。半開合管10內(nèi)裝有取樣筒 11，在半開管10上部的殘余管9長(zhǎng)度一般為300mm左右，供儲(chǔ)存土樣上部剩余土之用，殘余管9上端連接有鉆桿接頭7 ；閥門8及其他密封裝置的主要作用是排開孔內(nèi)水柱對(duì)土樣的壓力，保護(hù)土樣的采取效果。取樣時(shí)，取土器內(nèi)的水可隨土樣進(jìn)入取樣筒內(nèi)，而隨土樣的壓入沖開閥門8，經(jīng)上部排水孔排出流入孔壁間隙，提升取土器時(shí)，閥門8關(guān)閉，孔內(nèi)水不能進(jìn)入取土器。取土管提出地面后，打開對(duì)開半合管10，將取樣筒11小心取出(盡量保證取樣筒內(nèi)土壤不溢出)，之后測(cè)定土壤式樣質(zhì)量，再計(jì)算出土壤容重。這種方法優(yōu)點(diǎn)是取樣效率較高，缺點(diǎn)是精度較低。因?yàn)槿油矎墓苤蟹蛛x時(shí)，難以控制土壤溢出，并且下一個(gè)深度取樣點(diǎn)土壤容易受到上一個(gè)取樣點(diǎn)管靴12壓入的攪動(dòng)，而影響土壤原狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有的環(huán)刀法和慣入法取土的不足，而提供一種取土效率高、測(cè)量準(zhǔn)確的用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器。本發(fā)明之用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器是由外套管、內(nèi)套管、同步定位銷、封土板和隔土板組成，內(nèi)套管外徑與外套管內(nèi)徑滑動(dòng)配合，外套管前端為錐體刃口，錐體刃口內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向內(nèi)錐，內(nèi)套管長(zhǎng)度小于外套管，內(nèi)套管前端設(shè)置有多個(gè)彈性封口片，每個(gè)彈性封口片為三角形，合攏后呈與外套管的內(nèi)部導(dǎo)向內(nèi)錐相配合的錐體狀，內(nèi)套管中間段設(shè)置有兩個(gè)以上隔土板插口，尾部設(shè)置有限位臺(tái)肩，內(nèi)套管和外套管前端分別設(shè)置有封土板插口，外套管尾部和內(nèi)套管上分別設(shè)置有同步定位銷插孔，封土板能插入在內(nèi)套管和外套管的封土板插口中，同步定位銷能插入在外套管尾部和內(nèi)套管的同步定位銷插孔中，隔土板能插入在內(nèi)套管的隔土板插口中。
外套管直徑D為50 200毫米，長(zhǎng)度B為400 1000毫米。外套管前端錐體刃口的刃口錐度α是5° 15°，刃口內(nèi)部導(dǎo)向內(nèi)錐的錐度β 是 45° 120°。內(nèi)套管外徑與外套管內(nèi)徑的徑向配合間隙為0. 1 1毫米，內(nèi)套管長(zhǎng)度比外套管短50 200毫米。內(nèi)套管前端設(shè)置的彈性封口片為3-12個(gè)，彈性封口片的壁厚為0. 1-0. 7mm，封閉后的圓錐角度β與外套筒的導(dǎo)向錐度β相等。隔土板插口寬度為0. 5 1. 5mm，插口間距為15_45mm。同步定位銷為圓柱銷，外徑與內(nèi)套管和外套管的同步定位銷插孔配合，封土板為一圓形薄板，插入內(nèi)套管和外套管的封土板插口。隔土板一端為半圓形，另一端為長(zhǎng)方形，半圓直徑與內(nèi)套管內(nèi)孔直徑相等，長(zhǎng)方形的短邊與其半圓直徑相等。本發(fā)明的使用方法如下a、取土前，將內(nèi)套管插入外套管，并插入同步定位銷，對(duì)外套管施力將其壓入土壤，達(dá)到預(yù)定采樣深度后，此深度不能超過同步定位銷，抽出同步定位銷；b、對(duì)內(nèi)套管施力繼續(xù)下壓，外套管不動(dòng)，內(nèi)套管繼續(xù)向下移動(dòng)，內(nèi)套管前部彈性封口片沿著外套管前端導(dǎo)向內(nèi)錐合攏，直至完全閉合，這時(shí)內(nèi)套管尾部的臺(tái)肩與外套管端部接觸；C、施加力于外套管，將其向上提起，全部出土后，將封土板插入封土板插口直至其外緣完全包含在內(nèi)套管中，之后抽出內(nèi)套管，封土板后端的全部土壤都保留在內(nèi)套管中；d、將隔土板分別插入各個(gè)隔土板插口中，然后由前至后依次抽出封土板和各個(gè)隔土板，收集每快板流出的土壤并稱量，再與隔土板之間的容積相除，即得到各個(gè)深度的土壤容重。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明所述的取土器及其容重測(cè)定方法，取土效率高，測(cè)量準(zhǔn)確。2、本方法取土形式類似于貫入法取土，但是克服了貫入法取土上下層之間的相互影響，能夠取到接近土壤原狀的式樣；本方法的容重測(cè)量和環(huán)刀法相似，測(cè)定容積內(nèi)的土壤不流失，測(cè)定精確度高。


圖1是現(xiàn)有取土環(huán)刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有慣入法取土所用的組合式圓管取土器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明之取土器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3中的A-A向剖視圖。
圖5是本發(fā)明之取土器的封土板主視圖。
圖6是本發(fā)明之取土器的封土板側(cè)視圖。
圖7是本發(fā)明之取土器的隔土板主視圖。
圖8是本發(fā)明之取土器的隔土板側(cè)視圖。
圖9是本發(fā)明之取土器取樣前的內(nèi)套管和外套管狀態(tài)示意圖。
圖10是本發(fā)明之取土器插入土壤后的內(nèi)套管和外套管狀態(tài)示意圖。圖11是本發(fā)明之取土器取土完成后的內(nèi)套管和外套管分離狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖3至圖8所示，本發(fā)明之用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器是由外套管1、 內(nèi)套管2、同步定位銷3、封土板4和隔土板5組成，內(nèi)套管2外徑與外套管1內(nèi)徑滑動(dòng)配合， 外套管1前端為錐體刃口 11，錐體刃口 11內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向內(nèi)錐12，內(nèi)套管2長(zhǎng)度短于外套管1，內(nèi)套管2前端設(shè)置有多個(gè)彈性封口片6，每個(gè)彈性封口片6為三角形，合攏后呈與外套管1的內(nèi)部導(dǎo)向內(nèi)錐12相配合的錐體狀，內(nèi)套管2中間段設(shè)置有四個(gè)隔土板插口 21，尾部端部設(shè)置有限位臺(tái)肩，內(nèi)套管2和外套管1前端分別設(shè)置有封土板插口 22，外套管1尾部和內(nèi)套管2上分別設(shè)置有同步定位銷插孔23，封土板4能插入在內(nèi)套管2和外套管1的封土板插口 22中，同步定位銷3能插入在外套管1尾部和內(nèi)套管2的同步定位銷插孔23中，四個(gè)隔土板5能插入在內(nèi)套管2的隔土板插口 21中。外套管1直徑D為50 200毫米，長(zhǎng)度B為400 1000毫米。外套管1前端錐體刃口 11的刃口錐度α是5° 15°，刃口內(nèi)部導(dǎo)向內(nèi)錐12的錐度β是45° 120°。內(nèi)套管2外徑與外套管1內(nèi)徑的徑向配合間隙為0. 1 1毫米，內(nèi)套管2長(zhǎng)度比外套管1短50 200毫米。內(nèi)套管2前端設(shè)置的彈性封口片6為3-12個(gè)，彈性封口片6的壁厚為0. 1-0. 7mm, 封閉后的圓錐角度β與外套筒的導(dǎo)向錐度β相等。隔土板插口 21寬度為0. 5 1. 5mm,插口間距為15_45mm。同步定位銷3為圓柱銷，外徑與內(nèi)套管2和外套管1的同步定位銷插孔21配合， 封土板4為一圓形薄板，插入內(nèi)套管2和外套管1的封土板插口 22。隔土板5—端為半圓形，另一端為長(zhǎng)方形，半圓直徑與內(nèi)套管2內(nèi)孔直徑相等，長(zhǎng)方形的短邊與其半圓直徑相等，本發(fā)明的使用方法如下請(qǐng)參閱圖3至圖8并配合圖9、圖10和圖11所示a、取土前，將內(nèi)套管2插入外套管1，并插入同步定位銷3，對(duì)外套管1施力將其壓入土壤，達(dá)到預(yù)定采樣深度后，此深度不能超過同步定位銷3，抽出同步定位銷3 ；b、對(duì)內(nèi)套管1施力繼續(xù)下壓，外套管1不動(dòng)，內(nèi)套管2繼續(xù)向下移動(dòng)，內(nèi)套管2前部彈性封口片6沿著外套管1前端導(dǎo)向內(nèi)錐12合攏，直至完全閉合，這時(shí)內(nèi)套管2尾部的臺(tái)肩與外套管端部接觸；C、施加力于外套管1，將其向上提起，全部出土后，將封土板4插入封土板插口 22 直至其外緣完全包含在內(nèi)套管2中，之后抽出內(nèi)套管1，封土板4后端的全部土壤都保留在內(nèi)套管2中；d、將隔土板5分別插入各個(gè)隔土板插口 21中，然后由前至后依次抽出封土板4和各個(gè)隔土板5，收集每快板流出的土壤并稱量，再與隔土板5之間的容積相除，即得到各個(gè)深度的土壤容重。
權(quán)利要求
1.一種用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器，其特征在于是由外套管、內(nèi)套管、同步定位銷、封土板和隔土板組成，內(nèi)套管外徑與外套管內(nèi)徑滑動(dòng)配合，外套管前端為錐體刃口，錐體刃口內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向內(nèi)錐，內(nèi)套管長(zhǎng)度短于外套管，內(nèi)套管前端設(shè)置有多個(gè)彈性封口片， 每個(gè)彈性封口片為三角形，合攏后呈與外套管的內(nèi)部導(dǎo)向內(nèi)錐相配合的錐體狀，內(nèi)套管中間段設(shè)置有兩個(gè)以上隔土板插口，尾部端部設(shè)置有限位臺(tái)肩，內(nèi)套管和外套管前端分別設(shè)置有封土板插口，外套管尾部和內(nèi)套管上分別設(shè)置有同步定位銷插孔，封土板能插入在內(nèi)套管和外套管的封土板插口中，同步定位銷能插入在外套管尾部和內(nèi)套管的同步定位銷插孔中，隔土板能插入在內(nèi)套管的隔土板插口中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器，其特征在于所述外套管前端錐體刃口的刃口錐度α是5° 15°，所述刃口內(nèi)部導(dǎo)向內(nèi)錐的錐度β是 45° 120°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器，其特征在于所述內(nèi)套管前端設(shè)置的彈性封口片為3-12個(gè)，彈性封口片的壁厚為0. 1-0. 7mm，封閉后的圓錐角度β與外套筒的導(dǎo)向錐度β相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器，其特征在于所述的封土板為一圓形薄板；所述的隔土板一端為半圓形，另一端為長(zhǎng)方形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于沙質(zhì)松散土壤的原狀取土器，是由內(nèi)外套管組成，外套管前端為錐體刃口，刃口內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)向內(nèi)錐，內(nèi)套管前端設(shè)有多個(gè)與導(dǎo)向內(nèi)錐相配合彈性封口片，內(nèi)套管中間段設(shè)置有隔土板插口，內(nèi)外套管前端設(shè)有封土板插口，后部設(shè)有同步定位銷插孔；使用方法是取土前，將內(nèi)套管插入外套管，并插入同步定位銷，對(duì)外套管施力將其壓入土壤，然后下壓內(nèi)套管至彈性封口片于導(dǎo)向內(nèi)錐合攏閉合；提起外套管，將封土板插入插口后抽出內(nèi)套管；將隔土板分別插入各個(gè)隔土板插口中，然后依次抽出封土板和隔土板，收集每快板流出的土壤并稱量，再與隔土板之間的容積相除，即得到各個(gè)深度的土壤容重。
文檔編號(hào)G01N1/08GK102323104SQ20111025337
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者何玲, 劉慶平, 張銳, 李因武, 李建橋, 李秀娟, 李豪, 楊艷靜, 樊世超, 王洋, 范文峰, 鄒猛 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)