[发明专利]多点同步粘土柱芯取样器

说明书

本发明广泛适用于农业科学、岩土工程、放射化学等研究领域，为多点同步粘土柱芯取样器，由上台面、手轮、基盘、取样管、丝杠、圆导轨、可伸缩支架、固定环、样品夹具九部分组成；上台面、手轮、丝杠、圆导轨、可伸缩支架构成取样器的主体框架，圆导轨由上至下依次连接上台面、基盘、可伸缩支架，该支架具有伸缩性；基盘上均匀分布取样管连接孔，通过螺纹连接固定取样管；基盘上固设着多个取样管，取样管上端有排气孔，取样管为不锈钢外层+聚四氟乙烯内衬的双层结构，聚四氟乙烯内衬为可更换层，取样环刀通过螺纹连接于取样管前端。本发明定位精度高、结构简单、操作简便、易于拆洗，交叉污染风险低。

技术领域

本发明涉及一种粘土柱芯取样装置，广泛适用于农业科学、岩土工程、放射化学等研究领域。

背景技术

粘土材料是农业、岩土工程及核素迁移等领域中的重点研究对象，在实验研究中通常需要获取污染物在粘土材料三维空间的位点浓度分布，粘土柱芯取样是样品处理的基础，决定了样品的有效性及数据的可靠性。由于粘土材料具有高塑性、高粘性及高膨胀性，所以利用传统方式无法实现精确取样，尤其在针对膨润土等回填材料的大尺度(米级以上)实验室模拟及现场核素迁移研究中，需要同时获取高压实及现场原状粘土材料中的样本，且样品长度精度需要达到1-5mm，对取样设备提出了较高的要求。目前实验中多采用手工切削及单管采样器进行柱芯取样，取样过程中极易发生取样位点偏移、柱芯变形及交叉污染等问题，无法保证取样位点的准确度及样品的有效性。

在土体柱芯取样技术研究方面，中辐院设计的压力取样器主要针对原状黄土及砂土类介质的单次柱芯取样。针对粘土类介质，该取样方式无法实现同步多点位取样，并且操作过程复杂，工作量大，易沾染。单次取样对土柱整体的扰动及多次取样过程大大增加了柱芯间交叉污染的风险，未能实现对不同含水率、不同尺度粘土样品进行同步多点位、低沾染的取样要求。因此在取样过程中需要一种同步定位、污染率低、适用尺度范围广的取样装置。

发明内容

发明目的：本发明的目的是实现不同含水率粘土土柱的多点位同步柱芯取样，定位精度高、结构简单、操作简便、易于拆洗，交叉污染风险低。

技术方案：由上台面、手轮、基盘、取样管、丝杠、圆导轨、可伸缩支架、固定环、样品夹具九部分组成；上台面、手轮、丝杠、圆导轨、可伸缩支架构成取样器的主体框架，圆导轨由上至下依次连接上台面、基盘、可伸缩支架，该支架具有伸缩性；基盘上均匀分布取样管连接孔，通过螺纹连接固定取样管；基盘上固设着多个取样管，取样管上端有排气孔，取样管为不锈钢外层+聚四氟乙烯内衬的双层结构，聚四氟乙烯内衬为可更换层，取样环刀通过螺纹连接于取样管前端。

本发明整套取样器由上台面、手轮、基盘、取样管、丝杠、圆导轨、可伸缩支架、固定环、样品夹具九部分组成。

(1)取样器的固定及支撑：上台面、手轮、丝杠、圆导轨、可伸缩支架构成取样器的主体框架，以保证取样器基面水平及整体稳定性。圆导轨由上至下依次连接上台面、基盘、可伸缩支架。可伸缩支架外有样品夹具，可实现对压实土柱样品的固定，同时该支架具有伸缩性，可用于土柱及现场土体的取样操作。

(2)样品长度控制：转动手轮带动丝杠转动，使得基盘连动取样管沿圆导轨轴向进给。手轮圆周均匀刻度360°，通过手轮旋转一定的角度来控制螺旋进给的行程，实现样品长度控制。丝杠螺旋行程为1200mm，螺距5mm，取样长度精度控制在0.014mm，能够满足样品长度精度要求。

(3)取样位点及数量控制：基盘上均匀分布取样管连接孔，以螺纹连接固定取样管，通过选择不同的取样连接孔组合控制取样位点及取样数量，取样管直径可根据需求进行设计加工。

(4)多点同步低沾染取样：基盘上固定多个取样管，一次取样可同步获取多个柱芯样品；取样管上端有排气孔，便于气体排出，避免了气体压力对取样过程的干扰；取样管为不锈钢外层+聚四氟乙烯内衬的双层结构，聚四氟乙烯内衬为可更换层，该材料对污染物的壁吸附极弱，大大降低了土体交叉污染风险；取样环刀通过螺纹连接于取样管前端，可拆卸，便于更换和洗消。