CN102692340A - 一种转轮多深度封闭取样器及其方法 - Google Patents

一种转轮多深度封闭取样器及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种转轮多深度封闭取样器及其方法，取样器包括带卡槽的取样握杆、圆柱储样窠、密封圆筒和旋转握杆，取样握杆下端与圆柱储样窠连接，圆柱储样窠下端连接圆锥钻探头，密封圆筒侧面开有矩形开口，密封圆筒上面固定连接旋转握杆。密封圆筒和旋转握杆连接在一起构成旋转外套筒，圆锥钻探头、圆柱储样窠和取样握杆连接在一起构成转轮式储样窠，旋转外套筒自上而下套于转轮式储样窠外面，并用环形弹簧卡扣固定。本发明的一种转轮多深度封闭取样器，可以一次性在同一地点不同深度处取样，精确控制取样深度，取样器设备简单，轻质，操作简便，效率高，取样成本低，对取样场地的扰动小。

Description

一种转轮多深度封闭取样器及其方法
技术领域
本发明涉及一种在淤泥堆场、吹填造陆场地以及垃圾污泥处理场地中使用的便携式原位高含水率流态软土、淤泥以及污泥原状样取样器及其取样方法，是特别针对于淤泥堆场、吹填场地和污泥处理场地在深度方向上出现的稀软流态土质情况而设计的轻型原位测试仪器，属于岩土工程及环境工程等相关技术领域。
背景技术
在河道疏浚清淤工程、围海造田工程以及垃圾污泥填埋工程中，都会遇到高含水率土体的固结问题。对于存在高含水率淤泥的场地来说，若是场地的排水不畅或是吹填土体粘粒含量较高，则固结沉降将是一个漫长的过程。在这个漫长的过程当中，经过长时间的风吹日晒表面蒸发，在土层表面会形成一层较厚的硬壳层，夹杂着草本植物的根茎残渣，使得表层土具有一定的表观强度，但是大多数工程监测结果表明，在地下一定深度处土体仍然保持着很高的含水率，甚至是一种接近初始状态的半流体形态；虽然表层土体具有一定的强度并且可以行人，但是一些小型的钻探机械很难进入场地，更不用提大型机械了。对于急于用地开展进一步工程的项目和尽快复耕的征地工程来说，这些工程场地岩土勘察的难以进行是制约性的问题。常规的钻探取样方法不适用于上述场地，一是由于钻探机械太重，土层表面承受不了这样的重量，二是即使能取出整体性试样，也会在运输过程中发生流动而破坏原有的结构特征，特别是在污泥取样的过程中，不同深度的污泥有害物质浓度将会发生变化，造成环境危害性评估资料的不准确。加上一些常用的具有较好可靠性和准确性的原位土工试验，如标准贯入试验、十字板试验、静力触探等都需要前期的工程地质勘探。故急需开发出一种轻型的在淤泥堆场、吹填场地以及垃圾污泥处理场地中能够在稀软流动的泥层中取得原状样的便携式取样仪器，以解决工程中实际的问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种可以在淤泥堆场、吹填场地以及垃圾污泥处理场地的稀软泥层中进行钻探取样的转轮多深度封闭取样器以及相应的取样方法，以解决在其他大型钻探机械无法进入场地时的取样作业问题，给出取样结果，为工程提供可靠的地质物理化学资料。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种转轮多深度封闭取样器，包括带卡槽的取样握杆、圆柱储样窠、密封圆筒和旋转握杆，所述的取样握杆的中部设有环形卡槽，取样握杆下端与圆柱储样窠连接，所述的圆柱储样窠为圆柱实体侧面等距的开设有同样大小的储样槽的结构，相邻的储样槽留有实体间隔，圆柱储样窠下端连接圆锥钻探头，所述的密封圆筒为一端面开口一端封闭的圆筒薄壁结构，密封圆筒内径与圆柱储样窠外径相等，密封圆筒侧面开有一矩形开口，所述矩形开口宽度小于圆柱储样窠的实体间隔的宽度，密封圆筒上面固定连接旋转握杆，旋转握杆内径与取样握杆直径相等，旋转握杆侧面设有深度刻度，旋转握杆顶部设有与环形卡槽相配合环形弹簧卡扣，所述的密封圆筒和旋转握杆连接在一起构成旋转外套筒，所述的圆锥钻探头、圆柱储样窠和取样握杆连接在一起构成转轮式储样窠，旋转外套筒自上而下套于转轮式储样窠外面，并用环形弹簧卡扣固定。
作为优选，所述的取样握杆、圆柱储样窠和圆锥钻探头自上而下沿中心线对齐焊接；所述的密封圆筒与旋转握杆沿中心线对齐焊接。
在本发明中，一种基于转轮多深度封闭取样器的取样方法，包括以下步骤：
1）将旋转外套筒自上而下套于转轮式储样窠外面，将环形弹簧卡扣扣入带卡槽的取样握杆的环形卡槽中，使得密封圆筒将圆柱储样窠完全套住；
2）转动旋转握杆，使密封圆筒侧面的矩形开口停留在圆柱储样窠储样空间之间的间隔处，使得所有圆柱储样窠的储样空间均被密封起来；
3）将转轮多深度封闭取样器安放到预定的钻探点，挖开淤泥表面的硬壳层；
4）向下按压取样器，读取旋转握杆侧壁上的深度刻度，将取样器压入到土体中预定深度；
5）转动旋转握杆，使密封圆筒侧面的矩形开口转动到第一个圆柱储样窠储样空间处，使稀软淤泥土样流入到储样空间中，继续沿同方向转动旋转握杆，将第一个储样空间封闭；
6）继续向下按压取样器，到达第二个取样深度，转动旋转握杆，打开第二个圆柱储样窠储样空间，使稀软淤泥土样流入到储样空间中，继续沿同方向转动旋转握杆，将第二个储样空间封闭；
7）依此步骤继续取样，直到所有深度上的土样取完后，上提拔出取样器离开土体；
8）提取土样时，反方向转动旋转握杆，从后至前依次露出不同深度处的圆柱储样窠的储样空间，再进行采样。
有益效果：本发明的转轮多深度封闭取样器及其取样方法，可以克服在存在有高含水率稀软流态泥层的场地取样时原状样含水率、物理化学特征容易变化的缺点；而且该取样器轻质便携的特点可以使其在软土、淤泥场地以及垃圾污泥填埋场地表面承载力不足的情况下使用；转轮多深度封闭取样器采用模块化设计，可以一次性在同一地点不同深度处取样，精确控制取样深度，同时取样量可以得到保证。取样器设备简单，轻质，操作简便，效率高，取样成本低，对取样场地的扰动小。
附图说明
图1为本发明中的转轮式储样窠的结构示意图；
图2本发明中的旋转外套筒的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1和图2所示，本发明的一种转轮多深度封闭取样器，包括带卡槽的取样握杆1、圆柱储样窠2、密封圆筒6和旋转握杆8，取样握杆1的中部设有环形卡槽4，取样握杆1下端与圆柱储样窠2连接，圆柱储样窠2为圆柱实体侧面等距的开设有同样大小的储样槽的结构，相邻的储样槽留有实体间隔，圆柱储样窠2下端连接圆锥钻探头3，密封圆筒6为一端面开口一端封闭的圆筒薄壁结构，密封圆筒6内径与圆柱储样窠2外径相等，密封圆筒6侧面开有一矩形开口7，矩形开口7宽度小于圆柱储样窠2的实体间隔的宽度，密封圆筒6上面固定连接旋转握杆8，旋转握杆8内径与取样握杆1直径相等，旋转握杆8侧面设有深度刻度9，旋转握杆8顶部设有与环形卡槽4相配合的环形弹簧卡扣10，密封圆筒6和旋转握杆8连接在一起构成旋转外套筒，圆锥钻探头3、圆柱储样窠2和取样握杆1连接在一起构成转轮式储样窠，旋转外套筒自上而下套于转轮式储样窠外面，并用环形弹簧卡扣10固定。两个整体结构间沿中心线不产生位移，但是可以中心线为轴相对转动。
在本实施例中，取样握杆1、圆柱储样窠2和圆锥钻探头3自上而下沿中心线对齐焊接；密封圆筒6与旋转握杆8沿中心线对齐焊接，可以保证取样握杆1与圆柱储样窠2和密封圆筒6与旋转握杆8紧密连接。其中，圆锥钻探头3是圆锥形实体结构，锥尖向下，圆锥钻探头3底部焊接于圆柱储样窠2的下端面，圆锥底面和圆柱储样窠2底面直径相等。
在本发明中，首先将旋转外套筒自上而下套于转轮式储样窠外面，将环形弹簧卡扣10扣入带卡槽的取样握杆1的环形卡槽4中，使得密封圆筒6将圆柱储样窠2完全套住；转动旋转握杆8，使密封圆筒6侧面的矩形开口7停留在圆柱储样窠2储样空间之间的间隔处，使得所有圆柱储样窠2的储样空间均被密封起来；将转轮多深度封闭取样器安放到预定的钻探点，挖开淤泥表面的硬壳层；向下按压取样器，读取旋转握杆8侧壁上的深度刻度9，将取样器压入到土体中预定深度，通常适用深度为10米以内；转动旋转握杆8，使密封圆筒6侧面的矩形开口7转动到第一个圆柱储样窠2储样空间处，使稀软淤泥土样流入到储样空间中，继续沿同方向转动旋转握杆8，将第一个储样空间封闭；继续向下按压取样器，到达第二个取样深度，转动旋转握杆8，打开第二个圆柱储样窠2储样空间，使稀软淤泥土样流入到储样空间中，继续沿同方向转动旋转握杆8，将第二个储样空间封闭；依此步骤继续取样，直到所有深度上的土样取完后，上提拔出取样器离开土体；提取土样时，反方向转动旋转握杆8，从后至前依次露出不同深度处的圆柱储样窠2的储样空间，再进行采样。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种转轮多深度封闭取样器，包括带卡槽的取样握杆（1）、圆柱储样窠（2）、密封圆筒（6）和旋转握杆（8），其特征在于：所述的取样握杆（1）的中部设有环形卡槽（4），取样握杆（1）下端与圆柱储样窠（2）连接；所述的圆柱储样窠（2）为在圆柱实体侧面等距的开设有同样大小的储样槽的结构，相邻的储样槽留有实体间隔，圆柱储样窠（2）下端连接圆锥钻探头（3）；所述的密封圆筒（6）为一端面开口一端封闭的圆筒薄壁结构，密封圆筒（6）内径与圆柱储样窠（2）外径相等，密封圆筒（6）侧面开有一矩形开口（7），所述矩形开口（7）宽度小于圆柱储样窠（2）的实体间隔的宽度，密封圆筒（6）上面固定连接旋转握杆（8），旋转握杆（8）内径与取样握杆（1）直径相等，旋转握杆（8）侧面设有深度刻度（9），旋转握杆（8）顶部设有与环形卡槽（4）相配合的环形弹簧卡扣（10）；所述的密封圆筒（6）和旋转握杆（8）连接在一起构成旋转外套筒，所述的圆锥钻探头（3）、圆柱储样窠（2）和取样握杆（1）连接在一起构成转轮式储样窠，旋转外套筒自上而下套于转轮式储样窠外面，并用环形弹簧卡扣（10）固定。
2.根据权利要求1所述的转轮多深度封闭取样器，其特征在于：所述的取样握杆（1）、圆柱储样窠（2）和圆锥钻探头（3）自上而下沿中心线对齐焊接；所述的密封圆筒（6）与旋转握杆（8）沿中心线对齐焊接。
3.一种基于权利要求1所述的转轮多深度封闭取样器的取样方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将旋转外套筒自上而下套于转轮式储样窠外面，将环形弹簧卡扣（10）扣入带卡槽的取样握杆（1）的环形卡槽（4）中，使得密封圆筒（6）将圆柱储样窠（2）完全套住；
2）转动旋转握杆（8），使密封圆筒（6）侧面的矩形开口（7）停留在圆柱储样窠（2）储样空间之间的间隔处，使得所有圆柱储样窠（2）的储样空间均被密封起来；
3）将转轮多深度封闭取样器安放到预定的钻探点，挖开淤泥表面的硬壳层；
4）向下按压取样器，读取旋转握杆（8）侧壁上的深度刻度（9），将取样器压入到土体中预定深度；
5）转动旋转握杆（8），使密封圆筒（6）侧面的矩形开口（7）转动到第一个圆柱储样窠（2）储样空间处，使稀软淤泥土样流入到储样空间中，继续沿同方向转动旋转握杆（8），将第一个储样空间封闭；
6）继续向下按压取样器，到达第二个取样深度，转动旋转握杆（8），打开第二个圆柱储样窠（2）储样空间，使稀软淤泥土样流入到储样空间中，继续沿同方向转动旋转握杆（8），将第二个储样空间封闭；
7）依此步骤继续取样，直到所有深度上的土样取完后，上提拔出取样器离开土体；
8）提取土样时，反方向转动旋转握杆（8），从后至前依次露出不同深度处的圆柱储样窠（2）的储样空间，再进行采样。
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