一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法及装置与流程

本发明涉及一种室内泥浆沉积试验的沉积层断面采集技术领域，特别涉及一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法，还涉及一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的装置。

背景技术：

随着沿海港口建设的迅猛发展，吹填造陆工程的规模越来越大，吹填泥浆在自重下沉积特性已成为目前研究的重点。了解吹填泥浆在静水中的沉积特性对于吹填工程设计的相关控制参数的提出具有重要的研究意义，这可为吹填工程的设计与施工提供可靠的技术支持。室内沉积试验是有效获得泥浆沉积特性的重要手段，目前对于这类试验多是采用沉降柱的方法，即将泥浆灌入圆柱形沉降筒中，观察不同沉积时间影响下泥浆的下沉规律，然而，这种试验方法仅能获得沉积速率等常规指标，由于无法对泥浆沉积层取样，不能获得表征沉积过程中泥浆以及形成土体的物理特性指标，也就无法准确评估吹填工程需要的施工控制指标。虽然一些发明专利(如室内淤泥沉降柱试验原位小扰动取土器(申请号：201010168529.6)；一种采集水力学试验水槽沉积层断面的方法和装置(申请号：201110368070.9))提出不同的沉积试验中沉积层试样的采集方法，这些试验方法所取试样为试验结束后形成的土体试样，而不是沉积过程中变化状态下的泥浆沉积层试样。由于沉积试验过程中，随着沉积过程延续，泥浆的孔隙比与含水率是逐渐变小的，因此，按照现有方法仍无法得到变化状态的泥浆的物理特性指标，进而无法进行深入系统的泥浆沉积特性分析。

因此，在目前我国吹填造陆蓬勃发展的背景下，急需发明一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法及装置，这对通过室内泥浆沉积试验确定吹填工程施工与设计控制指标具有重要意义，同时也可为河、湖、海洋中泥沙、重金属和其他污染物的沉积与迁移的规律试验的准确采样和量测提供借鉴作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种操作简单的泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法，尤其是可以在泥浆沉积试验过程中无扰动、反复的、批量的采集沉积层断面。本发明还提供一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的装置，能有效解决目前室内泥浆沉积试验无法准确地进行不同位置断 面的取样问题。

为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的装置，包括底座、螺旋升降杆、变速齿轮箱、控制阀、第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓、第四螺栓、第一外筒、第二外筒、沉积筒、第一上挡片、第二上挡片、密封圈、钢片、切削板、接样筒、钢板、第一取样槽、第二取样槽、第一圆孔、第二圆孔、第三圆孔、第四圆孔、第五圆孔、第六圆孔、第七圆孔、第八圆孔、第一弹簧伸缩帽、第二弹簧伸缩帽、第三弹簧伸缩帽、第四弹簧伸缩帽和标尺。所述的底座固定螺旋升降杆底部，螺旋升降杆上架设变速齿轮箱，螺旋升降杆的顶部依次向上固定连接钢片、第二上挡片、密封圈和第一上挡片，变速齿轮箱通过控制阀调节带动变速齿轮箱升降，进而推动钢片、第二上挡片、密封圈和第一上挡片升降，第二上挡片上部放置有透明的圆柱形沉积筒，沉积筒外壁套有透明的第二外筒，利用第一螺栓和第二螺栓将第二外筒底部固定在变速齿轮箱上，第二外筒顶部放置水平滑动的切削板，切削板上沿滑动方向设有第一取样槽和第二取样槽；第一外筒与第二外筒通过第三螺栓和第四螺栓固定对口连接；所述的标尺竖直的贴在第一外筒与第二外筒外壁；所述的第一外筒外壁套接钢板，钢板四周固定四个弹簧伸缩帽，分别为第一弹簧伸缩帽、第二弹簧伸缩帽、第三弹簧伸缩帽、第四弹簧伸缩帽，切削板上设有两组与伸缩帽配合的圆孔，第一组圆孔为第一圆孔、第二圆孔、第三圆孔和第四圆孔，第二组圆孔为第五圆孔、第六圆孔、第七圆孔和第八圆孔，当切削板向右滑动，第一弹簧伸缩帽、第二弹簧伸缩帽、第三弹簧伸缩帽、第四弹簧伸缩帽分别全部卡入第五圆孔、第六圆孔、第七圆孔、第八圆孔中，此时沉积筒中心与第二取样槽中心完全重合；当切削板向左滑动，第一弹簧伸缩帽、第二弹簧伸缩帽、第三弹簧伸缩帽、第四弹簧伸缩帽分别全部卡入第一圆孔、第二圆孔、第三圆孔、第四圆孔中，此时沉积筒中心与第一取样槽中心完全重合。

优选地，第一外筒、第二外筒、沉积筒都为透明的有机玻璃制，用以观察泥浆沉积过程中泥面变化。

所述的沉积筒内径为10cm，厚度为1cm；第一外筒、第二外筒的内径为12cm，厚度为1cm。

优选地，标尺的长度应等于第一外筒与第二外筒的高度之和，标尺的精度为 1mm。

优选地，密封圈为具有弹性的橡胶制作，应确保第一上挡片与第二上挡片紧密夹持密封圈，且密封圈与沉积筒紧密贴合，防止泥浆沉积试验时，水分透过密封圈从沉积筒中流失，影响试验结果。

本发明的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的装置的使用原理是：透明的沉积筒外部的标尺用来观察泥浆沉积过程中泥面变化规律，根据泥面变化通过升降变速齿轮箱调整沉积层采集位置，利用切削板左右移动切削沉积层并采集。

本发明提供的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的装置，其具有优点和有益效果为：

①装置结构简单，可拆卸，便于制作与维护。

②设备安全、稳定。装置无需电力提供动力，受外界环境影响小。通过第一上挡片与第二上挡片夹持密封圈的设计可以保证沉积试验中泥浆中水的渗出，提高了沉积试验可靠性。

③可以精确确定取样位置。通过变速齿轮箱的升降调节沉积筒高低，并通过精度1mm的标尺准确确定取样位置，提高了采集沉积层断面的精准性。

④可实现沉积试验过程中无损的，反复的取样。通过切削板的第一取样槽与第二取样槽设计，可以保证采集沉积层过程中不会影响沉积试验，可以在任意试验时间取样。

一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法，包括以下步骤：

(1)组装仪器

将底座放置于水平面上，将螺旋升降杆旋进底座内，将变速齿轮箱放置在螺旋升降杆的二分之一处，螺旋升降杆上部从下向上依次放置钢片、第二上挡片、第一上挡片。将沉积筒垂直套入螺旋升降杆，第二外筒垂直套入沉积筒的外部，利用第一螺栓、第二螺栓将第二外筒与变速齿轮箱固定；将切削板、第一外筒从下向上依次放置在第二外筒上，将钢板套在第一外筒的外部，同时将第一外筒、第二外筒以及第一取样槽的三者的中心对齐，利用第三螺栓、第三螺栓将钢板与第二外筒固定连接；将标尺贴于第一外筒、第二外筒的外壁；

(2)配置泥浆

将试验土样风干后碾碎，测定风干土的质量m₀、含水率w₀与密度，加入质 量为m_w的水配置试验用泥浆，泥浆含水率为w₁，计算公式如下：

式中，m_w为制备泥浆所需的加水量(g)；m₀为风干土的质量(g)；w₀为风干土的含水率(％)；w₁为泥浆的含水率(％)；

(3)沉积试验

将配置好的泥浆从第一外筒中往沉积筒中倒入，边倒入边用搅拌棒搅拌，倒入泥浆的体积为沉积筒的三分之一后停止，迅速用保鲜膜覆盖第一外筒的上部，同时用秒表开始计时，观察标尺记录不同时间的泥面下沉量，泥面下沉量用下式计算：

H_t＝S_t-S₀

式中，H_t为t时刻泥面下沉量(cm)；S_t为试验后t时刻泥面在标尺所处的刻度(cm)；S₀为试验开始前泥面在标尺所处的刻度(cm)；

沉积速率v(cm/min)由下式计算：

(4)采集沉积层断面

采集沉积层前，旋转控制阀启动变速齿轮3使第一上挡片、第二上挡片、密封圈、钢片在第二外筒内上升，进而推动沉积筒向上移动，观察标尺，当取样位置上升到第二取样槽处停止旋转控制阀。

沉积试验时，沉积筒与第二取样槽上下联通，取样时用手从左向右推动切削板，切削板的刃口移动并推动第二取样槽的沉积层向右滑动，带有弹簧的第一弹簧伸缩帽、第二弹簧伸缩帽、第三弹簧伸缩帽、第四弹簧伸缩帽分别全部卡入第五圆孔、第六圆孔、第七圆孔、第八圆孔中，此时沉积筒与第一取样槽上下联通。推动切削板到达指定位置(即沉积筒与第一取样槽上下联通)的时间为5秒至10秒；第二取样槽中的沉积层试样用接样筒接取。上述过程为一次采集沉积层断面过程。

当进行第二次沉积层采集时，旋转控制阀启动变速齿轮箱使第一上挡片、第二上挡片、密封圈和钢片在第二外筒内上升或下降，进而推动沉积筒向上或向下 移动，观察标尺，当取样位置上升到第一取样槽处停止旋转控制阀。经过第一次采集沉积层，沉积筒与第一取样槽上下联通，取样时用手从右向左推动切削板，切削板的刃口会移动并推动第一取样槽的沉积层向右滑动，带有弹簧的第一弹簧伸缩帽、第二弹簧伸缩帽、第三弹簧伸缩帽、第四弹簧伸缩帽分别全部卡入第一圆孔、第二圆孔、第三圆孔、第四圆孔中，此时沉积筒与第二取样槽上下联通。推动切削板到达指定位置(即沉积筒与第二取样槽上下联通)的时间为5秒至10秒；第一取样槽中的沉积层用接样筒接取。上述过程为第二次采集沉积层过程。重复上述过程，进行第三次、第四次、第五次直至第n次的采集沉积层断面过程。

优选地，推动切削板移动切削沉积层时，推动切削板移动速度应迅速，切削板移动时间宜为5秒至10秒。

优选地，采集沉积层时，应等到切削板到达指定位置后才可以采集沉积层，即切削板向右移动时，需第一弹簧伸缩帽、第二弹簧伸缩帽、第三弹簧伸缩帽、第四弹簧伸缩帽分别全部卡入第五圆孔、第六圆孔、第七圆孔、第八圆孔中，此时沉积筒与第一取样槽上下联通；切削板向左移动时，第一弹簧伸缩帽、第二弹簧伸缩帽、第三弹簧伸缩帽、第四弹簧伸缩帽分别全部卡入第一圆孔、第二圆孔、第三圆孔、第四圆孔中，此时沉积筒与第二取样槽上下联通。

本发明提供的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法，其具有优点和有益效果为：

①采集沉积层断面操作简单。无需专业技术人员操作，减少了人力物力。

②本发明为一种泥浆沉积过程中沉积断面无损采集方法。通过切削板的第一取样槽与第二取样槽设计，可以保证采集沉积层过程中不会影响后续沉积试验，为一种无损采集沉积层断面方法。

③可反复采集沉积层断面。可以在沉积试验过程中任意时刻采集沉积层断面，解决了以往的沉积试验只可以采集一次沉积层断面的难题。

④提高了采集沉积层精准性。通过变速齿轮箱的升降调节沉积筒高低，并通过精度1mm的标尺准确确定取样位置，提高了采集沉积层的精准性。

附图说明

图1为本发明的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面装置的结构示意图；

图2为本发明的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面装置中的切割板的结构示意图；

图3为本发明的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面装置中的弹簧锁的结构示意图；

图4为本发明的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面装置中的橡胶垫与沉积筒的结构示意图；

图5为利用本发明的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法的三个实施例取得沉积层试样计算的含水率。

其中：1－底座、2－螺旋升降杆、3－变速齿轮箱、4－控制阀、5a－第一螺栓、5b－第二螺栓、5c－第三螺栓、5d－第四螺栓、6a－第一外筒、6b－第二外筒、7－沉积筒、8a－第一上挡片、8b－第二上挡片、9－密封圈、10－钢片、11－切削板、12－接样筒、13－钢板、14a－第一取样槽、14b－第二取样槽、15a－第一圆孔、15b－第二圆孔、15c－第三圆孔、15d－第四圆孔、15e－第五圆孔、15f－第六圆孔、15g－第七圆孔、15h－第八圆孔、16a－第一弹簧伸缩帽、16b－第二弹簧伸缩帽、16c－第三弹簧伸缩帽、16d－第四弹簧伸缩帽、17－标尺。

具体实施方式

下面结合附图对本明的3个实施例的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法及装置进一步详细说明。

实施例1：

一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的装置(见图1-图4)，包括底座1、螺旋升降杆2、变速齿轮箱3、控制阀4、第一螺栓5a、第二螺栓5b、第三螺栓5c、第四螺栓5d、第一外筒6a、第二外筒6b、沉积筒7、第一上挡片8a、第二上挡片8b、密封圈9、钢片10、切削板11、接样筒12、钢板13、第一取样槽14a、第二取样槽14b、第一圆孔15a、第二圆孔15b、第三圆孔15c、第四圆孔15d、第五圆孔15e、第六圆孔15f、第七圆孔15g、第八圆孔15h、第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d和标尺17，所述的底座1固定螺旋升降杆2底部，螺旋升降杆2上架设变速齿轮箱3，螺旋升降杆2的顶部依次向上固定连接钢片10、第二上挡片8b、密封圈9和第一上挡片8a、变速齿轮箱3通过控制阀4调节带动变速齿轮箱3升降，进而推动钢片10、第二上挡片8b、密封圈9和第一上挡片8a升降；第二上挡片 8b上部放置有机玻璃制的圆柱形沉积筒7，沉积筒7外壁套有透明机玻璃制的第二外筒6b，利用第一螺栓5a和第二螺栓5b将第二外筒6b固定在变速齿轮箱3上；第二外筒6b顶部设置水平滑动的切削板11，切削板上沿滑动方向设有第一取样槽14a和第二取样槽14b；第一外筒6a与第二外筒6b通过第三螺栓5c和第四螺栓5d固定对口连接；标尺17竖直的贴在第一外筒14a与第二外筒14b外壁；所述的第一外筒6a外壁套接钢板13，钢板13四周固定设置第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d，切削板11上有第一圆孔15a、第二圆孔15b、第三圆孔15c、第四圆孔15d、第五圆孔15e、第六圆孔15f、第七圆孔15g、第八圆孔15h，当切削板11向右滑动，第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d分别全部卡入第五圆孔15e、第六圆孔15f、第七圆孔15g、第八圆孔15h中，此时沉积筒7中心与第二取样槽14b中心完全重合；当切削板11向左滑动，第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d分别全部卡入第一圆孔15a、第二圆孔15b、第三圆孔15c、第四圆孔15d中，此时沉积筒7中心与第一取样槽14a中心完全重合。

一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法，其包括以下步骤：

(1)组装仪器

如图1所示，将底座1放置于水平面上，将螺旋升降杆2旋进底座1内，将变速齿轮箱3放置在螺旋升降杆2的二分之一处，螺旋升降杆2上部从下向上依次放置钢片10、第二上挡片8b、第一上挡片8a；将沉积筒7垂直套入螺旋升降杆2，第二外筒6b垂直套入沉积筒7的外部，利用第一螺栓5a、第二螺栓5b将第二外筒6b与变速齿轮箱3固定；将切削板11、第一外筒6a从下向上依次放置在第二外筒6b上，将钢板13套在第一外筒6a的外壁，同时将第一外筒6a、第二外筒6b以及第一取样槽14a的三者的中心对齐，利用第三螺栓5c、第四螺栓5d将钢板13与第二外筒6b固定连接；将纸质的标尺17贴于第一外筒6a、第二外筒6b的外壁；

(2)配置泥浆

将试验土样风干后碾碎，测定风干土的质量m₀、含水率w₀与密度，加入质量为m_w的水配置试验用泥浆，泥浆含水率为w₁为500％，计算公式如下：

式中，m_w为制备泥浆所需的加水量(g)m₀为风干土的质量(g)；w₀为风干土的含水率(％)；w₁为泥浆的含水率(％)；

本实施例中风干土的质量m₀为5kg、含水率w₀为8％，泥浆含水率为w₁为500％，加入水的质量配置m_w为22.78kg。

(3)沉积试验

将配置好的泥浆从第一外筒6a往沉积筒7中倒入，边倒入边用搅拌棒搅拌，倒入泥浆的体积为沉积筒7的三分之一后停止，迅速用保鲜膜覆盖第一外筒6a的上部，防止沉积试验过程中泥浆水分的蒸发，同时用秒表开始计时，观察标尺17记录不同时间的泥面下沉量，泥面下沉量用下式计算：

H_t＝S_t-S₀

式中，H_t为t时刻泥面下沉量(cm)；S_t为试验后t时刻泥面在标尺所处的刻度(cm)；S₀为试验开始前泥面在标尺所处的刻度(cm)；

则沉积速率v(cm/min)可由下式计算：

(4)采集沉积层断面

采集沉积层前，旋转控制阀4启动变速齿轮箱3使第一上挡片8a、第二上挡片8b、密封圈9和钢片10在第二外筒6b内上升，进而推动沉积筒7向上移动，观察标尺17，当取样位置上升到第二取样槽14b处停止旋转控制阀4。

利用图2所示的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面装置中的切割板进行采集沉积层。沉积试验时，沉积筒7与第二取样槽14b上下联通，取样时用手从左向右推动切削板11，切削板11的刃口会移动并推动第二取样槽14b的沉积层向右滑动，带有弹簧的第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d分别全部卡入第五圆孔15e、第六圆孔15f、第七圆孔15g、第八圆孔15h中，此时沉积筒7与第一取样槽14a上下联通。推动切削板11到达指定位置(即沉积筒7与第一取样槽14a上下联通)的时间为5秒。第二取样槽14b中的沉积层用接样筒12接取。上述过程为第一次采集沉 积层断面过程。

当进行第二次沉积层采集时，旋转控制阀4启动变速齿轮箱3使第一上挡片8a、第二上挡片8b、密封圈9和钢片10在第二外筒6b内上升或下降，进而推动沉积筒7向上或向下移动，观察标尺17，当取样位置上升到第一取样槽14a处停止旋转控制阀4。经过第一次采集沉积层，沉积筒7与第一取样槽14a上下联通，取样时用手从右向左推动切削板11，切削板11的刃口会移动并推动第一取样槽14a的沉积层向右滑动，带有弹簧的第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d分别全部卡入第一圆孔15a、第二圆孔15b、第三圆孔15c、第四圆孔15d中，此时沉积筒7与第二取样槽14b上下联通。推动切削板11到达指定位置(即沉积筒7与第二取样槽14b上下联通)的时间为5秒。第一取样槽14a中的沉积层用接样筒12接取。上述过程为第二次采集沉积层断面过程。本实施例1的两次采样时间为10分钟和20分钟。

实施例2：

由于切削板11的移动速度对采集沉积层试样的物性指标影响较大，实施例2采用与实施例1相同含水率的泥浆，并在相同时刻采集沉积层断面，但采用不同的切削板11移动速度。

一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法，其包括以下步骤：

步骤(1)至(3)同实施例1；

(4)采集沉积层断面

采集沉积层前，旋转控制阀4启动变速齿轮箱3使第一上挡片8a、第二上挡片8b、密封圈9和钢片10在第二外筒6b内上升，进而推动沉积筒7向上移动，观察标尺17，当取样位置上升到第二取样槽14b处停止旋转控制阀4。

利用图2所示的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面装置中的切割板进行采集沉积层。沉积试验时，沉积筒7与第二取样槽14b上下联通，取样时用手从左向右推动切削板11，切削板11的刃口会移动并推动第二取样槽14b的沉积层向右滑动，带有弹簧的第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d分别全部卡入第五圆孔15e、第六圆孔15f、第七圆孔15g、第八圆孔15h中，此时沉积筒7与第一取样槽14a上下联通。推动切削板11到达指定位置(即沉积筒7与第一取样槽14a上下联通)的时间为 10秒。第二取样槽14b中的沉积层用接样筒12接取。上述过程为第一次采集沉积层断面过程。

当进行第二次沉积层采集时，旋转控制阀4启动变速齿轮箱3使第一上挡片8a、第二上挡片8b、密封圈9和钢片10在第二外筒6b内上升或下降，进而推动沉积筒7向上或向下移动，观察标尺17，当取样位置上升到第一取样槽14a处停止旋转控制阀4。经过第一次采集沉积层，沉积筒7与第一取样槽14a上下联通，取样时用手从右向左推动切削板11，切削板11的刃口会移动并推动第一取样槽14a的沉积层向右滑动，带有弹簧的第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d分别全部卡入第一圆孔15a、第二圆孔15b、第三圆孔15c、第四圆孔15d中，此时沉积筒7与第二取样槽14b上下联通。推动切削板11到达指定位置(即沉积筒7与第二取样槽14b上下联通)的时间为10秒。第一取样槽14a中的沉积层用接样筒12接取。上述过程为第二次采集沉积层断面过程。本实施例1的两次采样时间为10分钟和20分钟。

对比试验：

由于切削板11的移动速度对采集沉积层的物性指标影响较大，对比试验采用与实施例1和实施例2相同含水率的泥浆，并在相同时刻采集沉积层，但采用不同的切削板11移动速度。

一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面的方法，其包括以下步骤：

步骤(1)至(3)同实施例1；

(4)采集沉积层断面

采集沉积层前，旋转控制阀4启动变速齿轮箱3使第一上挡片8a、第二上挡片8b、密封圈9和钢片10在第二外筒6b内上升，进而推动沉积筒7向上移动，观察标尺17，当取样位置上升到第二取样槽14b处停止旋转控制阀4。

利用图2所示的一种泥浆沉积试验过程中采集沉积层断面装置中的切割板进行采集沉积层。沉积试验时，沉积筒7与第二取样槽14b上下联通，取样时用手从左向右推动切削板11，切削板11的刃口会移动并推动第二取样槽14b的沉积层向右滑动，带有弹簧的第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d分别全部卡入第五圆孔15e、第六圆孔15f、第七圆孔15g、第八圆孔15h中，此时沉积筒7与第一取样槽14a上下联通。推 动切削板11到达指定位置(即沉积筒7与第一取样槽14a上下联通)的时间为20秒。第二取样槽14b中的沉积层用接样筒12接取。上述过程为第一次采集沉积层断面过程。

当进行第二次沉积层采集时，旋转控制阀4启动变速齿轮箱3使第一上挡片8a、第二上挡片8b、密封圈9和钢片10在第二外筒6b内上升或下降，进而推动沉积筒7向上或向下移动，观察标尺17，当取样位置上升到第一取样槽14a处停止旋转控制阀4。经过第一次采集沉积层，沉积筒7与第一取样槽14a上下联通，取样时用手从右向左推动切削板11，切削板11的刃口会移动并推动第一取样槽14a的沉积层向右滑动，带有弹簧的第一弹簧伸缩帽16a、第二弹簧伸缩帽16b、第三弹簧伸缩帽16c、第四弹簧伸缩帽16d分别全部卡入第一圆孔15a、第二圆孔15b、第三圆孔15c、第四圆孔15d中，此时沉积筒7与第二取样槽14b上下联通。推动切削板11到达指定位置(即沉积筒7与第二取样槽14b上下联通)的时间为20秒。第一取样槽14a中的沉积层用接样筒12接取。上述过程为第二次采集沉积层断面过程。本实施例1的两次采样时间为10分钟和20分钟。

实施例1、实施例2和对比试验采集沉积层试样的含水率如图5所示，可以发现，无论第一次取样还是第二次取样，实施例1与实施例2取得的沉积层试样含水率非常接近，但明显大于对比试验取得沉积层试样含水率，这主要是因为对比试验中推动切削板11的速度较慢，导致在推动切削板11过程中，第一取样槽14a与第二取样槽14b中的泥浆仍处于沉积过程，即沉积层试样含水率在推动切削板11时是逐渐减小的，这导致对比试验得到的沉积层试样含水率偏小。可以看出，第1实施例与第2实施例采用切削板11的移动时间为最优，即本申请中切削板11的移动时间为最优选择。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，凡是根据本发明实质对以上实施例做任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属本发明技术方案的保护范围内。