一種人工凍土鉆探裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，包括手柄、連接桿、取樣內(nèi)筒、連接環(huán)和外筒；所述連接桿的上端連接手柄，下端穿過外筒連接取樣內(nèi)筒的上端；所述取樣內(nèi)筒由軸向?qū)ΨQ的兩個半合管組成；所述取樣內(nèi)筒的上端封閉，下端開口，外側(cè)表面布設(shè)螺旋線；所述取樣內(nèi)筒的下端連接有連接環(huán)，連接環(huán)的下端低于取樣內(nèi)筒的下端；所述連接環(huán)的下端內(nèi)壁上內(nèi)嵌有電熱圈，電熱圈不與取樣內(nèi)筒接觸；所述連接環(huán)的下端設(shè)置有鉆頭。本實用新型所達(dá)到的有益效果：本裝置重量輕，裝置各部分可拆卸與組裝，方便攜帶；可控制鉆取深度，滿足科研需求；螺旋線與鉆頭可加熱，能夠鉆取堅硬凍土層，避免卡鉆，防止損害裝置；提高取得完整凍土土柱的成功率。
【專利說明】
一種人工凍土鉆探裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種人工凍土鉆探裝置，屬于采樣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。【背景技術(shù)】
[0002]我國多年凍土廣泛分布在青藏高原、西北高山和東北地區(qū)，這些地區(qū)自然地形條件、交通設(shè)施以及生存生活條件較為不利，而季節(jié)性凍土幾乎在全國都有分布。凍土的存在和發(fā)展，給我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展帶來巨大影響。目前我國在凍土科學(xué)研究方面的需求日益殷切，凍土中地下冰、土壤組成的研究將對于凍土區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、土地資源利用、環(huán)境生態(tài)保護(hù)等方面提供重要參考價值。
[0003]凍土結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其中含有大量的地下冰成分，其凍融過程及分布特性對于地區(qū)的土地工程建設(shè)具有重大影響，因而，鉆取完整的、高質(zhì)量的凍土樣品能夠推動凍土工程的科研發(fā)展。
[0004]當(dāng)前，我國在研制凍土取樣設(shè)備方面的工作開展較少，主要集中于中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所、青藏高原研究所等自制的野外凍土鉆具。這些自制的凍土鉆具分為人力型和動力型，人力型結(jié)構(gòu)簡單，人工操作方便;動力型效率高，可取得數(shù)十米的凍土土柱，一定程度上能夠適合野外工作的需求。但是，現(xiàn)有的凍土鉆具并不適用于位于青藏高原東北部的三江源區(qū)，原因有以下兩方面:第一，該區(qū)域?qū)儆诙嗄陜鐾?、季?jié)凍土交錯分布地區(qū)，野外環(huán)境惡劣，凍土埋藏條件復(fù)雜，難以使用大型動力進(jìn)行鉆探;第二，該地區(qū)氣候條件復(fù)雜，地面以下垂向溫度變化劇烈，鉆取時存在地下冰反復(fù)凍融現(xiàn)象，鉆取時容易破壞凍土土柱結(jié)構(gòu)，并且，滲出的水再結(jié)冰會導(dǎo)致卡鉆現(xiàn)象，拔出鉆頭十分困難，常常會對鉆具造成損傷?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種人工凍土鉆探裝置，操作便捷，易于鉆取完整凍土土柱，能夠有效避免卡鉆現(xiàn)象。
[0006]為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本實用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0007]—種人工凍土鉆探裝置，其特征是，包括手柄、連接桿、取樣內(nèi)筒、連接環(huán)和外筒； 所述連接桿的上端連接手柄，下端穿過外筒連接取樣內(nèi)筒的上端;所述連接桿上均勻設(shè)置有刻度;所述取樣內(nèi)筒由軸向?qū)ΨQ的兩個半合管組成；所述取樣內(nèi)筒的上端封閉，下端開口，外側(cè)表面布設(shè)螺旋線;所述螺旋線內(nèi)設(shè)置有螺旋式電熱絲;所述取樣內(nèi)筒的下端連接有連接環(huán)，連接環(huán)的下端低于取樣內(nèi)筒的下端;所述連接環(huán)的下端內(nèi)壁上內(nèi)嵌有電熱圈，電熱圈不與取樣內(nèi)筒接觸;所述連接環(huán)的下端設(shè)置有鉆頭;所述連接環(huán)的內(nèi)徑、鉆頭下緣的內(nèi)徑均等于取樣外筒的外徑，外筒內(nèi)徑大于取樣內(nèi)筒的外徑，外筒的長度大于取樣內(nèi)筒的長度。
[0008]前述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述手柄上開有螺絲孔，連接桿的端部設(shè)置有與所述螺絲孔相匹配的十字螺絲;所述手柄采用不銹鋼。
[0009]前述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述連接環(huán)下端露出取樣內(nèi)筒的下端5cm〇
[0010]前述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述鉆頭采用環(huán)形刀刃口。[〇〇11]前述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述取樣內(nèi)筒的內(nèi)壁上設(shè)置有隔熱層。
[0012]前述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述電熱圈與螺旋式電熱絲串聯(lián)。
[0013]前述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述外筒的內(nèi)徑大于取樣內(nèi)筒外徑與螺旋線凸起高度的總和。
[0014]前述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述外筒下端設(shè)置為環(huán)形入土削口，夕卜筒下緣的內(nèi)徑小于外筒的內(nèi)徑。
[0015]本實用新型所達(dá)到的有益效果:本裝置重量輕，裝置各部分可拆卸與組裝，方便攜帶；可控制鉆取深度，滿足科研需求;螺旋線與鉆頭可加熱，能夠鉆取堅硬凍土層，避免卡鉆，防止損害裝置;提高取得完整凍土土柱的成功率。【附圖說明】
[0016]圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是連接環(huán)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇18]圖中附圖標(biāo)記的含義:[〇〇19]1-手柄，2-連接桿，3-刻度，4-取樣內(nèi)筒，5-螺旋線，6-螺旋式電熱絲，7-連接環(huán)，8-電熱圈，9-鉆頭，10-外筒?！揪唧w實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0021]圖1為本裝置的示意圖，由手柄1、連接桿2、取樣內(nèi)筒4、連接環(huán)7、鉆頭9和外筒10組成。
[0022]手柄1中端開有螺絲孔，用于插入連接桿2上端帶有的十字螺絲。手柄1由不銹鋼管制成，中端上開有插入連接桿2的螺絲孔，外部套有耐磨橡膠。
[0023]連接桿2與取樣內(nèi)筒4上端中心直接相連。連接桿2由不銹鋼空管制成，刻度3電鍍于連接桿2表面。
[0024]取樣內(nèi)筒4由軸向?qū)ΨQ的兩個不銹鋼半合管組成，上端封閉，下端開口，外側(cè)表面布設(shè)螺旋線5。取樣內(nèi)筒4的內(nèi)壁設(shè)置有隔熱層，本實施例中采用隔熱性能好的陶瓷，經(jīng)拋光處理。取樣內(nèi)筒4內(nèi)壁填充的隔熱陶瓷材料，在外部加熱時，取樣內(nèi)筒4內(nèi)鉆取的凍土土樣將不受熱量交換影響，可有效避免融化，保證取得完整的凍土土柱。
[0025]螺旋線5內(nèi)芯填充為螺旋式電熱絲6。螺旋線5由高硬度紫銅材料制成，為中空結(jié)構(gòu)，外表面鋒利光滑，具有耐磨，熱傳導(dǎo)好，抗擠壓強度高的特點。螺旋式電熱絲6填充在螺旋線內(nèi)芯處，且螺旋式電熱絲6上端可連接導(dǎo)線，導(dǎo)線穿過連接桿2內(nèi)部與外界電源連接。
[0026]取樣內(nèi)筒4下端外側(cè)套有連接環(huán)7,內(nèi)徑等于取樣內(nèi)筒4外徑，連接環(huán)7下端露出取樣內(nèi)筒4的下沿約5cm左右。連接環(huán)7下端布置鉆頭9,鉆頭9為環(huán)形刀刃口。連接環(huán)7由高硬度紫銅制成。連接環(huán)7下端內(nèi)壁嵌有電熱圈8,且不與上方的取樣內(nèi)筒4下端接觸，電熱圈8通過內(nèi)置導(dǎo)線與螺旋式電熱絲6連接串聯(lián)。
[0027]鉆頭9由不銹鋼環(huán)型刀刃制成，且與連接環(huán)7下端相接，鉆頭9下緣鋒利，下緣內(nèi)徑等于取樣內(nèi)筒4內(nèi)徑。
[0028]外筒10由不銹鋼管制成，其內(nèi)徑略大于套筒4外徑、螺旋線5凸起高度之和，外筒10 長度大于取樣內(nèi)筒4長度，外筒10內(nèi)壁填充耐磨性能較好的硬橡膠，外筒10下端設(shè)置為環(huán)形入土削口，下緣略微收緊，內(nèi)徑小于外筒10內(nèi)徑。[〇〇29]使用時，將本裝置中的外筒10垂直插入于待采凍土層表面，同時將連接桿2、取樣內(nèi)筒4、連接環(huán)7、鉆頭9 一體自上而下垂直放置于外筒10內(nèi)，將手柄1對準(zhǔn)并旋轉(zhuǎn)插入連接桿 2上的十字螺絲并固定。
[0030]向下用力旋轉(zhuǎn)手柄1開始取樣，并通過連接桿2上的刻度3的讀數(shù)控制鉆探深度。
[0031]取樣完成后，反向旋轉(zhuǎn)手柄1，將取樣內(nèi)筒4鉆出地面，由于凍土易于凍脹的特性， 此時凍土土樣已嵌入取樣內(nèi)筒4中。打開取樣內(nèi)筒4的兩個半合管，取出樣品。
[0032]若鉆取的凍土地面較為堅硬或遇鉆取時水分反復(fù)凍融而導(dǎo)致的卡鉆現(xiàn)象，將螺旋式電熱絲6的上端導(dǎo)線與外部電源連接，通電。此時螺旋式電熱絲6、電熱圈8將產(chǎn)生熱量并迅速將熱量傳遞至螺旋線5、連接環(huán)8、鉆頭9上，使得與螺旋線5、連接環(huán)7、鉆頭9接觸的冰融化，避免鉆頭卡死，此時可快速旋轉(zhuǎn)手柄1，鉆取出待取樣品。
[0033]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，包括手柄、連接桿、取樣內(nèi)筒、連接環(huán)和外筒； 所述連接桿的上端連接手柄，下端穿過外筒連接取樣內(nèi)筒的上端;所述連接桿上均勻設(shè)置有刻度；所述取樣內(nèi)筒由軸向?qū)ΨQ的兩個半合管組成;所述取樣內(nèi)筒的上端封閉，下端開口，夕卜 側(cè)表面布設(shè)螺旋線;所述螺旋線內(nèi)設(shè)置有螺旋式電熱絲；所述取樣內(nèi)筒的下端連接有連接環(huán)，連接環(huán)的下端低于取樣內(nèi)筒的下端;所述連接環(huán) 的下端內(nèi)壁上內(nèi)嵌有電熱圈，電熱圈不與取樣內(nèi)筒接觸；所述連接環(huán)的下端設(shè)置有鉆頭；所述連接環(huán)的內(nèi)徑、鉆頭下緣的內(nèi)徑均等于取樣外筒的外徑，外筒內(nèi)徑大于取樣內(nèi)筒 的外徑，外筒的長度大于取樣內(nèi)筒的長度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述手柄上開有螺絲孔， 連接桿的端部設(shè)置有與所述螺絲孔相匹配的十字螺絲;所述手柄采用不銹鋼。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述連接環(huán)下端露出取樣 內(nèi)筒的下端5cm〇4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述鉆頭采用環(huán)形刀刃□ 〇5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述取樣內(nèi)筒的內(nèi)壁上設(shè)置有隔熱層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述電熱圈與螺旋式電熱絲串聯(lián)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述外筒的內(nèi)徑大于取樣 內(nèi)筒外徑與螺旋線凸起高度的總和。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工凍土鉆探裝置，其特征是，所述外筒下端設(shè)置為環(huán)形 入土削口，外筒下緣的內(nèi)徑小于外筒的內(nèi)徑。
【文檔編號】G01N1/08GK205580778SQ201620391823
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】萬程煒, 陶冶, 陳倩, 龔夢, 衣鵬
【申請人】河海大學(xué)