專利名稱：一種原狀土的提取裝置及其提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土壤提取技術(shù)，具體地說是一種原狀土的提取裝置及其提取方法。
背景技術(shù)：
土壤水分入滲是自然界水循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，涉及到地表產(chǎn)流、地下徑流、灌溉或降雨后土壤水分分布、降雨對地下水的補(bǔ)給、土壤侵蝕以及化肥、農(nóng)藥等污染物隨水分遷移等。研究這一過程對于了解地表徑流與土壤入滲，對防止土壤侵蝕等方面具有非常重要的
眉、ο測定土壤水分入滲的意義當(dāng)土層被水分飽和后，土壤中的水分受重力影響而向下移動的現(xiàn)象稱為滲透性。 土壤滲透性是土壤的重要特征之一，它與大氣降水和灌溉水幾乎完全進(jìn)入土壤，并在其中貯存起來，而在滲透性不好的情況下，水分就沿地表流走，造成侵蝕。土壤滲透性與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、鹽分含量、含水量以及濕度有關(guān)。1、土壤的滲透性(1)滲流在水頭差的作用下，水穿過土壤中相互連通的孔隙發(fā)生流動的現(xiàn)象。(2) 土壤的滲透性土體有被水透過的性質(zhì)，即水流通過土壤中相互連通孔隙難易程度的性質(zhì)。(3)滲流引起的問題①滲漏問題造成水量損失；②滲透變形問題滲流引起土體內(nèi)部應(yīng)力的變化，造成土工建筑物及地基產(chǎn)生滲透破壞。2、土壤的滲透系數(shù)土壤的滲透系數(shù)的物理意義是水力坡降=1時(shí)的滲透流速；量綱(單位)與滲透速度相同。滲透系數(shù)表示土壤的滲透性強(qiáng)弱的一個(gè)重要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，也是滲流計(jì)算的一個(gè)基本參數(shù)。3、影響滲透系數(shù)的主要因素(1) 土壤粒大小與級配，顆粒愈粗、愈均勻、愈渾圓，其滲透系數(shù)則愈大。(2) 土壤的密實(shí)度土壤愈密實(shí)，其滲透系數(shù)就愈小。土壤的密實(shí)度增加，其孔隙比變小，滲透性隨之減小。土壤水分入滲試驗(yàn)一般是在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室完成的，基本條件是，建立相應(yīng)方法的計(jì)算模型、測量方法、試驗(yàn)裝置與數(shù)學(xué)模型的合理性與準(zhǔn)確性。前提是為了使土壤入滲試驗(yàn)測量準(zhǔn)確，必須從野外或農(nóng)田把選好的原狀土，保持它的原始狀態(tài)，取回實(shí)驗(yàn)室放置在試驗(yàn)的裝置中，原狀土保持的越完整，測量的精度越高。這個(gè)概念是公認(rèn)的，但在做土壤入滲試驗(yàn)初期，對于原狀土的采集，確是一大難題，曾有過失敗的記錄。具體表現(xiàn)為，在土壤結(jié)構(gòu)不均勻的情況下，入滲速度快慢及入滲方向差異較大等，最終導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。對同一種土壤而言，入滲的速度快與慢及入滲方向是很有規(guī)律的，如果試驗(yàn)的前期工作不到位，原狀土樣提取的不標(biāo)準(zhǔn)，那將導(dǎo)致土壤水分入滲試驗(yàn)，未試先敗。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種土樣采集完整、采集過程簡便易行、更加安全可靠的原狀土的提取裝置及其提取方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明一種原狀土的提取裝置于包括主體圓筒、開啟和鎖緊開關(guān)及圓筒吊環(huán)，其中主體圓筒為兩個(gè)可以母線為軸開合的半圓柱面，可開合的部位設(shè)有開啟和鎖緊開關(guān)，主體圓筒外表面設(shè)有圓筒吊環(huán)。所述兩個(gè)可以母線為軸開合的半圓柱面通過連體合頁連接；所述每個(gè)半圓柱面的底邊向內(nèi)橫向固接有底邊圈；所述半圓柱面的上下兩端設(shè)有加固帶；本發(fā)明還具有底盤板，其在使用時(shí)接合于主體圓筒底部，該底盤板上設(shè)有可方便吊裝主體圓筒的圓環(huán)。本發(fā)明一種原狀土的提取方法，其特征在于包括以下步驟1)修整圓柱土樣確定圓柱土樣面積，向被采集土樣四周及下方方向挖土，達(dá)到上層取樣深度后，繼續(xù)向下挖至規(guī)定深度，并始終保持圓柱土樣處于垂直狀態(tài)；2)填裝土樣打開主體圓筒上的開啟和鎖緊開關(guān)，使主體圓筒處于張開狀態(tài)，將兩個(gè)半圓柱面套于修整后的圓柱土樣外部，閉合兩個(gè)半圓柱面并用開啟和鎖緊開關(guān)將兩個(gè)半圓柱面鎖緊；3)鋸斷圓柱土樣在主體圓筒1底部通過切割工具將圓柱土樣與其底部的土壤分 1 ；4)吊裝圓柱土樣用起吊裝置將主體圓筒夾帶圓柱土樣吊起一定高度，將底盤板插入主體圓筒底部，再利用起吊裝置吊裝底盤板，連同主體圓筒及其夾帶的圓柱土樣放置于運(yùn)輸工具上運(yùn)至指定地點(diǎn)。所述切割工具采用鋼線鋸。本發(fā)明方法還包括以下步驟在鋸斷圓柱土樣之前，利用起吊裝置將套于兩個(gè)圓筒吊環(huán)上的吊繩拉緊。所述土樣為粘土、黃土、白漿土以及黑土。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1. 土樣采集完整。本發(fā)明采用的主體圓筒結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，更加適合對土樣的填裝， 并且采用本發(fā)明的提取方法可以更好地保證土樣的原始狀態(tài)。2.采集方便。由于本發(fā)明采用了通過連體合頁連接的半圓柱面結(jié)構(gòu)，使采集圓柱土樣的過程簡單、快捷。3.保險(xiǎn)系數(shù)大。本發(fā)明在主體圓筒的底部內(nèi)側(cè)加設(shè)底邊圈，可以有效防止圓柱土樣底邊的破損。


圖1為本發(fā)明原狀土的提取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明原狀土的提取裝置打開后的示意圖；圖3為本發(fā)明裝置中底盤板結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明方法中使用的鋼線鋸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明原狀土的提取裝置包括主體圓筒1、開啟和鎖緊開關(guān)3及圓筒吊環(huán)4，其中主體圓筒1為兩個(gè)能夠以母線為軸開合的半圓柱面，可開合的部位設(shè)有開啟和鎖緊開關(guān)3，主體圓筒1外表面設(shè)有圓筒吊環(huán)4 ；所述兩個(gè)可以母線為軸開合的半圓柱面通過連體合頁2連接；所述每個(gè)半圓柱面的底邊向內(nèi)橫向固接有底邊圈9 ；在半圓柱面的上下兩端設(shè)有加固帶5 ；還具有底盤板6，其在使用時(shí)接合于主體圓筒1底部，該底盤板6上設(shè)有可方便吊裝主體圓筒1的圓環(huán)7。本實(shí)施例中連體合頁2和開啟和鎖緊開關(guān)3的數(shù)量均為兩個(gè)，相對設(shè)于兩個(gè)半圓柱面?zhèn)冗叄O(shè)于主體圓筒1外表面的圓筒吊環(huán)4是為了吊裝時(shí)方便提拉。如圖2所示，兩個(gè)半圓柱面的底邊設(shè)有底邊圈9，緊貼半圓柱面底部內(nèi)側(cè)橫向固接，桶壁呈90度，可有效地防止土樣低邊的破損，使保險(xiǎn)系數(shù)加大。如圖3所示，底盤板6上設(shè)有可方便吊裝主體圓筒1的圓環(huán)7 ；上述結(jié)構(gòu)均采用鐵質(zhì)材料制成。本實(shí)施例中構(gòu)成主體圓筒的兩個(gè)半圓柱面、底邊圈9及加固帶5的材料厚度為 3. 5mm，底邊圈9的寬度為30mm，底盤板的材料厚度為4. 5mm。一般較大的實(shí)驗(yàn)，所取的圓柱土樣高度都在Im以上，那么從土樣重量與操作方便角度出發(fā)，需把圓柱形土樣分上下兩層采集，下層的圓柱土樣取法與上層取法相同?？墒褂昧硪惶淄瑯拥奶崛⊙b置來完成，又因每次試驗(yàn)所需的土樣深度不同，在制作兩個(gè)主體圓筒時(shí)，圓筒的高度可有差別，根據(jù)需要設(shè)計(jì)，要充分考慮到它的高度和強(qiáng)度。進(jìn)行土樣采集的時(shí)候，考慮采集深度，一般采用兩個(gè)本發(fā)明的提取裝置，即上、下兩個(gè)提取裝置進(jìn)行土樣采集，本實(shí)施例中發(fā)明裝置的直徑與高度是根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備(高為 120cm，直徑60cm)所需原狀土樣的大小而定，每個(gè)裝置的高度均為60cm，直徑為60cm。本實(shí)施例以高度為120cm、直徑為60cm的采集上層土樣為例，本發(fā)明裝置及方法適用所述土樣為粘土、黃土、白漿土以及黑土等無沙石的土壤，不適用沙石類類型土壤。在作土壤水分入滲試驗(yàn)前必須使用本發(fā)明原狀土提取裝置進(jìn)行取土具體提取方法包括以下步驟1)修整圓柱土樣進(jìn)入采樣地點(diǎn)后，選采樣中心點(diǎn)時(shí)要略大一點(diǎn)，為修整圓柱土樣時(shí)留有余地。確定圓柱土樣可以度(本實(shí)施例還需挖50cm)，在修整圓柱形土樣時(shí)，注意保持圓柱體始終處于垂直狀態(tài)；2)填裝土樣完成步驟1)修整圓柱土樣后，打開主體圓筒1上的開啟和鎖緊開關(guān) 3，使主體圓筒1處于張開狀態(tài)，將兩個(gè)半圓柱面套于修整后的圓柱土樣外，閉合兩個(gè)半圓柱面，認(rèn)為圓柱形土樣與圓筒結(jié)合的較理想時(shí)，即可鎖緊鎖緊開啟和鎖緊開關(guān)3 ；3)鋸斷圓柱土樣采用切割工具將填裝土樣后的主體圓筒1底部土壤平行鋸斷， 本實(shí)施例采用鋼線鋸，其結(jié)構(gòu)如(圖4)所示，由帶鋸齒的鋼線與竹片條組成。4)吊裝圓柱土樣鋸斷圓柱土樣后，采用鋼絲繩鏈到主體圓筒1外表面的圓筒吊環(huán)4上，利用吊車將主體圓筒1夾帶圓柱土樣吊起一定高度，將底盤板6插入主體圓筒1底部，將主體圓筒1圓柱土樣置于底盤板6上，即主體圓筒1夾帶圓柱土樣應(yīng)當(dāng)放置在底盤板 6的正中央時(shí)放下，將鋼絲繩鏈到底盤板6的圓環(huán)7上，再利用吊車吊裝底盤板6，連同主體圓筒1及其夾帶的圓柱土樣放置至運(yùn)輸工具上運(yùn)至指定地點(diǎn)。 為防止土樣鋸斷后產(chǎn)生下沉，可在鋸斷圓柱土樣之前，利用吊車將套于兩個(gè)圓筒吊環(huán)4上的吊繩拉緊。
權(quán)利要求
1.一種原狀土的提取裝置，其特征在于包括主體圓筒(1)、開啟和鎖緊開關(guān)(3)及圓筒吊環(huán)G)，其中主體圓筒(1)為兩個(gè)可以母線為軸開合的半圓柱面，可開合的部位設(shè)有開啟和鎖緊開關(guān)(3)，主體圓筒(1)外表面設(shè)有圓筒吊環(huán)G)。
2.按權(quán)利要求1所述原狀土的提取裝置，其特征在于所述兩個(gè)可以母線為軸開合的半圓柱面通過連體合頁( 連接。
3.按權(quán)利要求1所述原狀土的提取裝置，其特征在于所述每個(gè)半圓柱面的底邊向內(nèi)橫向固接有底邊圈(9)。
4.按權(quán)利要求1所述原狀土的提取裝置，其特征在于所述半圓柱面的上下兩端設(shè)有加固帶(5)。
5.按權(quán)利要求1所述原狀土的提取裝置，其特征在于還具有底盤板(6)，其在使用時(shí)接合于主體圓筒(1)底部，該底盤板(6)上設(shè)有可方便吊裝主體圓筒(1)的圓環(huán)(7)。
6.一種原狀土的提取方法，其特征在于包括以下步驟1)修整圓柱土樣確定圓柱土樣面積，向被采集土樣四周及下方方向挖土，達(dá)到上層取樣深度后，繼續(xù)向下挖至規(guī)定深度，并始終保持圓柱土樣處于垂直狀態(tài)；2)填裝土樣打開主體圓筒(1)上的開啟和鎖緊開關(guān)(3)，使主體圓筒(1)處于張開狀態(tài)，將兩個(gè)半圓柱面套于修整后的圓柱土樣外部，閉合兩個(gè)半圓柱面并用開啟和鎖緊開關(guān) (3)將兩個(gè)半圓柱面鎖緊；3)鋸斷圓柱土樣在主體圓筒(1)底部通過切割工具將圓柱土樣與其底部的土壤分離 ；4)吊裝圓柱土樣利用起吊裝置將主體圓筒(1)夾帶圓柱土樣吊起一定高度，將底盤板(6)插入主體圓筒(1)底部，再吊裝底盤板(6)，連同主體圓筒(1)及其夾帶的圓柱土樣放置于運(yùn)輸工具上運(yùn)至指定地點(diǎn)。
7.按權(quán)利要求6所述的原狀土的提取方法，其特征在于所述切割工具采用鋼線鋸⑶。
8.按權(quán)利要求6所述的原狀土的提取方法，其特征在于還包括以下步驟在鋸斷圓柱土樣之前，利用起吊裝置將套于兩個(gè)圓筒吊環(huán)(4)上的吊繩拉緊。
9.按權(quán)利要求6所述的原狀土的提取方法，其特征在于所述土樣為粘土、黃土、白漿土以及黑土。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種原狀土的提取裝置及其提取方法，裝置包括主體圓筒、開啟和鎖緊開關(guān)及圓筒吊環(huán)，主體圓筒為兩個(gè)可以母線為軸開合的半圓柱面，可開合的部位設(shè)有開啟和鎖緊開關(guān)，主體圓筒外表面設(shè)有圓筒吊環(huán)；方法包括確定圓柱土樣面積，向被采集土樣四周及下方方向挖土到上層取樣深度；打開主體圓筒上的開啟和鎖緊開關(guān)，將兩個(gè)半圓柱面套于土樣外部，閉合兩個(gè)半圓柱面并鎖緊；在主體圓筒底部將圓柱土樣與其底部的土壤分離；將主體圓筒夾帶圓柱土樣吊起一定高度插入，吊裝底盤板，放置于運(yùn)輸工具上運(yùn)至指定地點(diǎn)。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，更加適合對土樣的填裝，并且采用本發(fā)明提取方法可更好地保證土樣的原始狀態(tài)，采集方便，保險(xiǎn)系數(shù)大。
文檔編號G01N1/04GK102235944SQ20101015200
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者李曉晏, 王安志 申請人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所