一种直接推进土壤取样的装置及其取样方法与流程

本发明涉及一种取土装置，具体涉及一种用于表层、深层土壤同步取样的复合装置，属于土壤调查取样技术领域。

背景技术：

随着城镇化、工业化进程的不断加速以及人类活动的频繁干扰，土壤污染问题愈发严重。2014年4月17日，环境保护部和国土资源部联合发布了《全国土壤污染状况调查公报》，调查结果显示：全国土壤总的点位超标率为16.1％，其中轻微、轻度、重度和重度污染点位分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％，土壤环境状况总体不容乐观，污染治理工作迫在眉睫。

明晰土壤污染物组分和浓度是制定土壤污染治理措施的基本前提，而土壤样品采集分析是获取土壤理化生性质、组分特征的基础手段。土壤取样器是土壤样品采集的必备工具之一，其采样性能的好坏决定了采样的质量，与最终获取数据的准确性和可靠性密切相关。

土壤采样器有许多种类。根据不同的取样分析目的选择不同的采样器。采集农地或荒地表层土壤样品，可用小型铁铲；研究土壤一般物理性质，如土壤容重、孔隙率和持水特性等，可利用环刀；采集浅层土样可选择矮柄土钻；观察1米左右土层内剖面特征可选择螺丝头土钻；采集供化学分析或不需原状土的物理分析用的土样时，用开口式土钻；采集不破坏土壤结构或形状的原状土样，用套筒式土钻；污染场地调查中的土壤样品采集常采用直接推进钻机的取样器具。

采用直接推进技术进行土壤取样的方法已获得了广泛的应用。但是这种直压式取样方法在直接向下推进的过程中，钻头与土壤的摩擦阻力较大，导致进入取样管的土壤被压缩，造成较为松散的表层土壤取样率较低。表层土壤的低采样率不仅会对土壤的理化性质测试提出挑战，还会导致对污染深度的判断出现误差。如果对表层土壤样品单独采集，会额外增加新的取样器具，影响现场工作效率。

技术实现要素：

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种直接推进土壤取样的装置，用于表层、深层土壤同步取样，保证了取样质量和工作效率，提高表层土壤取样率。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种直接推进土壤取样的装置，包括外钻杆和位于外钻杆下端的第一切削钻头，所述外钻杆为空心管，内部设有表层土壤取样台或者深层土壤取样器；所述表层土壤取样台包括第一取样管和保持器，保持器连接第一取样管的下端；所述深层土壤取样器包括内钻杆、位于内钻杆下端的第二切削钻头以及内钻杆内部的第二取样管。

表层土壤取样工作时，将第一取样管与保持器连接组合成表层土壤取样台，然后置于外钻杆内部；深层土壤取样工作时，将表层土壤取样台取出，更换深层土壤取样器插入到外钻杆内部进行连续取样。

其中，所述第一切削钻头内部设有一限位台阶，对保持器起限位的作用，保持器能够在外钻杆内部和限位台阶上部上下自由活动，从而可以在不将第一切削钻头和外钻杆从土壤中取出的情况下，单独取出保持器及其上部的第一取样管和保护管，从而进行表层土壤取样。

所述保持器包括台阶、上圆台和下圆台；所述台阶对第一取样管起限位作用；所述上圆台内径与第一取样管外径相等；所述下圆台的外径与钻杆内径相等，其配合采用间隙配合。

所述上圆台与第一取样管通过螺纹或卡扣连接，优选螺纹连接。

所述第一取样管外侧还套有一保护管，保护管内经与上圆台外径相等，通过螺纹连接上圆台，对第一取样管起到保护作用。

所述第一切削钻头与外钻杆之间通过第一切削钻头上部外螺纹与外钻杆下部内螺纹连接；所述内钻杆与第二切削钻头通过螺纹连接。

所述第一切削钻头和第二切削钻头为薄壁结构，刃口角度小于15°，便于在向下推进过程中快速切削土壤，与土壤的摩擦力相对减小，对土壤周围的结构破坏小，使得土壤能够更容易地进入取样管内，从而较大程度地获得土壤样品。

采用上述装置进行土壤取样的方法，包括如下步骤：

步骤一：将外钻杆与第一切削钻头连接，第一取样管放入保护管中，并和保持器连接后放入外钻杆内部；

步骤二：采用直压式取样方法将步骤一组合的装置推进至土壤内部，将保护管连同第一取样管和保持器取出，获得表层土壤样本，外钻杆与第一切削钻头无需从土壤中取出；

步骤三：将内钻杆与第二切削钻头连接，第二取样管置于内钻杆内部；

步骤四：将步骤三组合的装置插入外钻杆内，继续向下采用直压式取样方法推进至土壤目标深度后取出，将第二取样管取出，获得深层土壤样本。

其中，步骤二中装置推进的深度为1～2m。

其中，步骤四中，步骤三组合的装置可以连续更换数个，不断进行深层土壤的取样操作，取样深度可以达到50m。

有益效果：

1、本申请通过加大取样切削钻头进土样口的直径，改进钻头结构，减少钻杆插入土壤时对表层土壤的压缩作用，从而提高表层土壤的取样率。

2、采用双取样切削钻头相结合，在利用第一切削钻头进行表层土壤后，只需取出取样管，将第二切削钻头穿过第一切削钻头进行深层土壤采样工作，便捷地进行连续的土壤样品采集，高效快捷，对土样周围环境破坏小。

3、整个取样工作不用反复拔取和更换钻杆，只需增加钻头，加长钻杆即可进行连续样品采集，省时省力、提高取样的工作效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本装置的总体结构示意图。

图2是组合的表层土壤取样装置示意图。

图3是深层土壤取样器的示意图。

图4是本装置保持器局部放大示意图。

图5是本装置保持器结构示意图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例

该装置包括外钻杆2和位于外钻杆2下端的第一切削钻头1，外钻杆2为空心管，内部设有表层土壤取样台或者深层土壤取样器；将表层土壤取样台安装于外钻杆2内部时，组合成表层土壤取样装置，完成表层土壤取样工作后取出表层土壤取样台，然后将深层土壤取样器插入外钻杆2内部进行深层土壤连续取样，如图1所示。

表层土壤取样台包括第一取样管3、保持器5以及保护管4，保持器5包括台阶5-1、上圆台5-2和下圆台5-3，第一取样管3与上圆台5-2内螺纹连接，并限定在台阶5-1上部，保护管4与上圆台5-2外螺纹连接；保持器5的下圆台5-3限制在第一切削钻头1的限位台阶1-1以上部位活动，如图2、图4和图5所示。

深层土壤取样器包括内钻杆6、位于内钻杆6下端的第二切削钻头8以及内钻杆6内部的第二取样管7，如图2所示。

采用以上装置进行土壤取样的具体步骤如下：

(1)将外钻杆2与第一切削钻头1通过第一切削钻头1上部外螺纹与外钻杆2下部内螺纹连接；第一取样管3放入保护管4中，保护管4与保持器5的上圆台5-2外螺纹连接，第一取样管3与上圆台5-2内螺纹连接，并限定在台阶5-1上端；将保护管4、第一取样管3和保持器5组合好后放入外钻杆2内部，保持器5向下运动至限位台阶1-1上端。

(2)采用直压式取样方法将步骤(1)组合的装置推进至土壤内部，小心将保护管4连同第一取样管3和保持器5取出，获得表层土壤样本，外钻杆2与第一切削钻头1无需从土壤中取出；

(3)将内钻杆6与第二切削钻头8通过螺纹连接，第二取样管7置于内钻杆6内部；

(4)将步骤(3)组合的装置插入外钻杆2内，继续采用直压式取样方法向下推进至土壤内部后取出，将第二取样管7取出，获得深层土壤样本。

(5)重复步骤(3)和步骤(4)，不断进行深层土壤的取样操作。

本发明提供了一种直接推进土壤取样的装置及其取样方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述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。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。