压入式地下水原位快速取样装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及岩土工程和环境工程领域，具体涉及压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于：所述装置主要由空心探杆和圆锥探头组成，所述圆锥探头连接固定于所述空心探杆的底端，所述空心探杆的空腔连接一真空装置，所述空心探杆杆壁局部段上开设有若干通孔，所述局部段上设置有过滤层，所述过滤层通过所述通孔连通所述空心探杆空腔。本实用新型的优点是：本实用新型解决了国内现有的传统工程监测井取样不满足快速、准确反应土水关系要求时，能在最大贯入深度内指定深度取出地下水样，并且避免人直接的接触。结构简单，生产成本低，取样方法便捷有效，符合工程取样要求。
【专利说明】压入式地下水原位快速取样装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及岩土工程和环境工程领域，具体涉及压入式地下水原位快速取样
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【背景技术】
[0002]地下水(ground water)，是指处于地表以下的重力水，是贮存于包气带以下地层空隙，包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之中的水。地下水作为地球上重要的水体，与人类社会有着密切的关系。地下水具有供水条件稳定、水质良好的特点，为农业灌溉、工矿企业以及城市生活用水的重要水源。地下水对工程岩土体的强度和变形以及对建筑物稳定性的影响极为重要，同时也是各种不良地质现象产生的重要因素，因此要对地下水压力、孔隙水压力准确控制，以保证工程顺利、安全施工和正常运行。
[0003]2012年5月11日，中国国土资源部《2011中国国土资源公报》面向社会发布，公报显示中国城市地下水较差、极差级比例已经过半，全国地下水质量状况不容乐观。进行该类场地环境调查时，取样质量的好坏对环境调查资料的真实性至关重要。因此，如何选择有效的原位取样方法，快速准确查明其分布范围是环境调查关注的热点问题。
[0004]岩土工程中的静力触探技术(CPT)是指利用静力压入装置将连接触探头的触探杆压入土层，通过量测系统测试土的贯入阻力的原位测试方法，可确定土的部分力学参数，具有扰动小、测试准确、操作便捷等优点。从20世纪80年代中期开始，随着环境岩土工程的发展，国际不少机构研发了静力触探新型技术，进一步加强CPT技术在工程领域中的应用。目前国内还未出现快速地下水取样设备，而传统的监测井地下水取样周期较长，所取水样为混合水样，不能准确的反应土水的关系。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了压入式地下水原位快速取样装置，通过在静力触探探杆局部段设置过滤层，利用真空装置，实现在指定深度快速取纯净水样，同时又避免操作人员直接接触水样。
[0006]本实用新型目的的实现由以下技术方案完成:
[0007]一种压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于:所述装置主要由空心探杆和圆锥探头组成，所述圆锥探头连接固定于所述空心探杆的底端，所述空心探杆的空腔连接一真空装置，所述空心探杆杆壁局部段上开设有若干通孔，所述局部段上设置有过滤层，所述过滤层通过所述通孔连通所述空心探杆空腔。
[0008]所述空心探杆由作为所述过滤层的过滤套管和一取样套管嵌装而成，所述取样套管外表面开设有环形凹槽，所述过滤套管嵌装于所述环形凹槽内，所述通孔开设于所述环形凹槽的槽底，所述过滤套管通过所述通孔连通所述取样套管内部；所述圆锥探头连接固定于所述取样套管的底端，所述真空装置连接于所述取样套管的顶端。
[0009]所述取样套管内部通过设置一中隔板分成上、下两腔体，所述过滤套管嵌装于所述上腔体局部段，所述中隔板上开设有一泄水阀，所述上、下两腔体之间通过所述泄水阀连通。
[0010]所述泄水阀的位置不高于所述过滤套管的最低点。
[0011]所述上腔体设有一通气阀，所述上腔体通过所述通气阀连接真空装置。
[0012]所述过滤套管的过滤层由透水石拼接而成。
[0013]所述局部段的空心探杆杆径不大于其两端部的管径。
[0014]所述过滤层覆盖于所述通孔处。
[0015]本实用新型的优点是:本实用新型解决了国内现有的传统工程监测井取样不能满足快速、准确反应土水关系的要求；能在最大贯入深度内指定深度取出地下水水样，并且避免操作人员直接接触；装置结构简单，生产成本低，取样方法便捷有效，符合工程取样要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构剖面示意图；
[0017]图2是本实用新型中过滤套管的结构剖面示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
[0019]如图1-2所示，图中标记1-12分别为:上部套管1、取样套管2、通气阀3、过滤套管4、泄水阀5、圆锥探头6、上腔体7、下腔体8、中隔板9、通孔10、环形凹槽11、透水石12。
[0020]实施例:如图1所示，本实施例中的压入式地下水原位快速取样装置的主体由上部套管1、圆锥探头6、以及由取样套管2、过滤套管4配合构成的空心探杆组成，其中上部套管I的底端与取样套管2的顶端拼接固定，取样套管2的底端与圆锥探头6的顶端配合连接固定。取样套管2的管壁局部段上开设有一环形凹槽11，具有过滤层的过滤套管4嵌装于环形凹槽11内。环形凹槽11的槽底开设有若干通孔10，通孔10的一端连通取样套管2的空腔，另一端与过滤套管4上的过滤孔隙相连通，使得装置外围的地下水样可经由过滤套管4的过滤后流经通孔10至取样套管2的空腔内部，实现指定深度的地下水取样。如图2所示，过滤套管4的过滤层是由透水石12拼接而成。
[0021 ] 取样套管2的内部由中隔板9分成上腔体7和下腔体8，上腔体7和下腔体8均用以存贮地下水水样，其中下腔体8是利用地下水水样的本身自重而实现其从上腔体7中流入下腔体8中。中隔板9上开设有一泄水阀5，泄水阀5连通上腔体7与下腔体8，其位置不低于过滤套管4的最低处，以避免地下水水样无法通过泄水阀5进入下腔体8。上腔体7的顶端内部还设置有一通气阀3，该通气阀3连接一真空装置(图1中未示出)，使得上腔体7的空腔可通过通气阀3连接该真空装置并利用该真空装置抽吸地下水水样。
[0022]本实施例中的装置主要针对地下水原位取样，满足了快速、便捷地采集无二次污染地下水水样的要求，为分析各种工程施工前的施工地层奠定基础。
[0023]本实施例中的装置提取水样的具体操作步骤为:
[0024]1、利用静力触探的贯入设备将取样装置整体贯入至待取水样的土层内，贯入方向为圆锥探头6的圆锥尖角方向。
[0025]2、将装置贯入到指定的深度后，打开通气阀3并启动真空装置，此时地下水水样被真空装置抽吸并依次流经过滤套管4、通孔10后至取样套管2的上腔体7中，之后由于地下水水样的自重其经过泄水阀5会首先流入下腔体8的空腔内，待下腔体8充满后，再充满上腔体7。当地下水水样充满取样套管2后,关闭真空装置。
[0026]3、上提上部套管1，将取样装置(包括取样套管2)取回地表，利用可拆卸式的配合连接结构，拆除圆锥探头6，将地下水水样从下腔体8，即从取样套管2的底端开口处将地下水水样倒出并将其密封保存，然后清洗装置。
[0027]4、取样结束，可重复上述过程进行不同深度的地下水取样。
[0028]本实施例在具体实施时:取样套管2为空心圆柱形结构，过滤段段的取样套管2的局部管径不大于其上、下两端的管径，避免过滤层段在贯入过程中因受力而损坏，同时又避免泥土的细小颗粒通过该过滤层段进入取样套管2的空腔。
[0029]取样套管2上、下两端与上部套管1、圆锥探头6的连接处分别可采用螺纹配合连接或其他可拆卸式的连接结构，以方便取样套管2的拆除及安装。
[0030]具有过滤层的过滤套管4完全覆盖通孔10，以避免在通孔10未被完全覆盖的结构时，泥土颗粒从通孔10进入取样套管2内部从而污染地下水水样的情况产生。
[0031]本实施例中采用的过滤套管4只是过滤结构中的一种选择，在具体实施过程中，在取样套管2上的通孔10处可采用包覆、粘贴等手段连接固定过滤材料，只需使过滤材料的过滤孔隙与通孔10相连通即可，例如，在通孔10处粘结具有孔隙的过滤材料，在通孔10段的取样套管2外围包覆缠绕过滤材料均可。过滤材料的种类也是可根据实际工程需要(以取样深度、取样环境等为基础)进行选择。
【权利要求】
1.一种压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于:所述装置主要由空心探杆和圆锥探头组成，所述圆锥探头连接固定于所述空心探杆的底端，所述空心探杆的空腔连接一真空装置，所述空心探杆杆壁局部段上开设有若干通孔，所述局部段上设置有过滤层，所述过滤层通过所述通孔连通所述空心探杆空腔。
2.根据权利要求1所述的一种压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于:所述空心探杆由作为所述过滤层的过滤套管和一取样套管嵌装而成，所述取样套管外表面开设有环形凹槽，所述过滤套管嵌装于所述环形凹槽内，所述通孔开设于所述环形凹槽的槽底，所述过滤套管通过所述通孔连通所述取样套管内部；所述圆锥探头连接固定于所述取样套管的底端，所述真空装置连接于所述取样套管的顶端。
3.根据权利要求2所述的一种压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于:所述取样套管内部通过设置一中隔板分成上、下两腔体，所述过滤套管嵌装于所述上腔体局部段，所述中隔板上开设有一泄水阀，所述上、下两腔体之间通过所述泄水阀连通。
4.根据权利要求3所述的一种压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于:所述泄水阀的位置不高于所述过滤套管的最低点。
5.根据权利要求3所述的一种压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于:所述上腔体设有一通气阀，所述上腔体通过所述通气阀连接真空装置。
6.根据权利要求2所述的一种压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于:所述过滤套管的过滤层由透水石拼接而成。
7.根据权利要求1所述的一种压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于:所述局部段的空心探杆杆径不大于其两端部的管径。
8.根据权利要求1所述的一种压入式地下水原位快速取样装置，其特征在于:所述过滤层覆盖于所述通孔处。
【文档编号】G01N1/14GK203981448SQ201420302057
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月8日 优先权日:2014年6月8日
【发明者】金宗川, 许丽萍, 曹兴国, 李韬, 王蓉, 冯凯, 沈婷婷 申请人:上海岩土工程勘察设计研究院有限公司