一种直压型套管式原状土柱采集器的制作方法

本发明涉及土壤采集装置，具体的说，涉及一种直压型套管式原状土柱采集器，用于环境污染治理。

背景技术：

在室内采用原状土柱进行淋溶实验，对研究土壤中污染物的迁移规律和转化机理具有重要意义。目前，国内已有的直压式取土器多是将采集的土柱取出后，转移到淋溶管中，在转移过程中难以保证原状土柱结构不受影响，转移的原状土柱与淋溶管壁之间必然存在缝隙，从而导致淋溶液在原状土柱中形成优势流，淋溶过程不能真实地反映自然条件下雨水的垂直淋溶过程；旋转式取土器也面临土柱与淋溶管壁存在缝隙、淋溶液在原状土柱中形成优势流的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种能将采集到的土柱无需转移而直接进行淋溶实验的直压型套管式原状土柱采集器。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种直压型套管式原状土柱采集器，包括管状钻头、外套管、内衬管、耐冲击装置；耐冲击装置、外套管、管状钻头从上往下依次相接；内衬管位于外套管内且紧贴外套管的内壁，且内衬管位于耐冲击装置和管状钻头之间。

作为一种优选，外套管包括外套基管和若干根扩展连接管，外套基管与管状钻头相接，若干根扩展连接管从上往下依次串接在耐冲击装置和外套基管之间。

作为一种优选，所有扩展连接管的长度均相等；扩展连接管和耐冲击装置之间、扩展连接管之间、扩展连接管和外套基管之间均通过内外螺纹套合连接。

作为一种优选，耐冲击装置和外套管之间、外套管和管状钻头之间均通过内外螺纹套合连接。

作为一种优选，管状钻头的内径与内衬管的内径相等，内衬管的外径与外套管的内径相等。

作为一种优选，管状钻头的上部的外径与外套管的外径相等，管状钻头的下部的外径从上往下依次减小，管状钻头的最下端的外径与内径相等；管状钻头的内径比外套管的内径小，两者的差值等于内衬管的厚度。

作为一种优选，内衬管装入外套管后，内衬管的上下端正好在耐冲击装置和管状钻头之间被卡紧固定。

作为一种优选，管状钻头和耐冲击装置的材料为合金钢，外套管的材料为不锈钢，内衬管的材料为聚碳酸酯。

作为一种优选，外套基管和扩展连接管外均设有从下往上的刻度，外套基管的0刻度正对外套基管的内壁最下端(亦即内衬管最下端)，扩展连接管的0刻度正对扩展连接管的内壁最下端。

作为一种优选，一种直压型套管式原状土柱采集器，还包括保持管状钻头直压入土壤的扶正支架，扶正支架与外套管相接。

本发明的原理是：采用紧贴置入外套管的内衬管结构，采集土柱时外套管和内衬管一同采集，采集后的土柱连同内衬管一起取出，即可直接用于淋溶实验，且由于土柱由内衬管直接采集，土柱和内衬管之间无缝隙，且可维持土柱的原貌。它被用于采集原状柱状土壤样品，进行土壤中污染物的迁移转化规律研究或者污染土壤适用修复技术的研发工作，适合用于土壤、土工有关的科研、教学及生产部门。土柱可用于准确地模拟污染物在土壤中的淋溶过程，有助于研究人员在科研实践中获得真实可信的研究成果。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.可以快速采集固定直径、固定高度的原状土柱，取样过程中可以最大限度保证土壤原状，对土壤扰动小。

2.可将内衬管和土柱直接用于淋溶实验，节省操作步骤，且土柱和内衬管之间无缝隙。

3.结构简单，加工制造方便，操作简单。

4.采用具有相同长度的扩展连接管，利于实现零件的标准化，在外套基管的基础上，根据土柱的长度需要叠加若干扩展连接管。此时内衬管需制作配合不同长度外套管的各种型号。

5.设置刻度后，可通过刻度读取已采集到的土柱的长度。

6.采用扶正支架，确保耐冲击装置、外套管、内衬管、管状钻头组成的整体击入土壤后不发生倾斜、偏倚。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中A部位的局部放大图。

图3是图1中B部位的局部放大图。

其中，1是管状钻头，2是外套基管，3是扩展连接管，4是内衬管，5是耐冲击装置，6是扶正支架。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

一种直压型套管式原状土柱采集器，包括：管状钻头、外套管、内衬管、耐冲击装置、扶正支架、

管状钻头整体为环形，内径与内衬管的内径相同，上部的外径与外套管的外径相同，下部的外径从上往下依次减小，直至减小到最下端的外径与管状钻头的内径相同，即在轴截面上，管状钻头的一侧管壁为直角梯形，在直角梯形的上端内侧设有一圈内螺纹。

外套管包括一根外套基管和一根扩展连接管，形状均为圆筒形，两者内径相同，外径也相同。外套基管的下端的内侧设有一圈外螺纹，与管状钻头的一圈内螺纹套合连接。外套基管的上端和扩展连接管的下端通过内外螺纹套合连接。扩展连接管的上端与耐冲击装置通过内外螺纹套合连接。外套基管和扩展连接管外均设有从下往上的刻度，外套基管的0刻度正对外套基管的内壁最下端(亦即内衬管的最下端)，扩展连接管的0刻度正对扩展连接管的内壁最下端。

内衬管为圆筒形，外径与外套管的内径相同，从而两者紧密贴合，无间隙。安装完成后，内衬管的长度正好等于耐冲击装置的下端面和管状钻头的上端面之间的距离，从而内衬管正好卡在两者之间。

耐冲击装置在现有装置的基础上加了一圈螺纹用于和扩展连接管连接。

扶正装置具有套环，套在外套管外防止外套管倾斜。

管状钻头和耐冲击装置的材料为合金钢，外套管的材料为不锈钢，内衬管的材料为聚碳酸酯。

连接关系为：由下至上：管状钻头的上部、外套基管的下部、外套基管的上部、扩展连接管的下部依次通过螺纹连接，置入内衬管后，将扩展连接管的上部和耐冲击装置螺纹连接。安装后，通过扶正支架固定于采样点，确保直压型套管式原状土柱采集器击入土壤后不发生倾斜、偏倚。

采用直压型套管式原状土柱采集器进行采样时，先对拟采场地进行初步清理，确认采样点没有直径超过3厘米的树根、石块或其他硬质杂物，以免阻碍采集器压入。

在采样前，将管状钻头的上部和外套基管连接拧紧，按采集原状土柱长度的要求，必要时，为了加长外套管的长度，可将扩展连接管与外套基管的上部连接拧紧，将固定长度的内衬管装入外套管中，将耐冲击装置与外套管拧紧，使耐冲击装置的下端面恰好卡紧内衬管的上沿。将组装好的直压型套管式原状土柱采集器安放在拟采样位置，管状钻头朝下直立，并将扶正支架的套环从外套管顶端套入，固定原状土柱采集器的位置。

采样时，可用人工锤击或者机器冲压等方式作用于耐冲击装置，使原状土柱采集器在外力冲击作用下垂直被压入土中。当原状土柱采集器下降时，扶正支架保持静止状态，扶正支架通过套环始终使原状土柱采集器保持直立而不发生偏倚。压入过程中，采样人员可通过外套基管和扩展连接管外的刻度判断内衬管中已采集原状土柱的长度。

经判断，内衬管中原状土柱长度满足要求后，可将扶正支架拆除，再将压入土中的原状土柱采集器周围的土壤挖开，将原状土柱采集器整体取出，分别拆卸耐冲击装置、扩展连接管、外套基管和管状钻头，内衬管连同管内所采集的原状土柱即为充填密实、不留缝隙的原状土柱，可作为土壤、土工有关的科研、教学及生产部门进行土壤中污染物的迁移转化规律研究或者污染土壤适用修复技术的研发工作的理想实验装置。

除了本实施例提及的方式外，外套管可仅包括一根外套基管，或包括一根外套基管和其他数量的扩展连接管。这些变换方式均在本发明的保护范围内。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。