本發(fā)明涉及土壤采樣，具體為一種防堵塞軟土取樣器及其清理方法。

背景技術(shù)：

1、軟土取樣器是一種用于從軟土層中采集土樣的工程工具，廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察、環(huán)境工程和地質(zhì)研究等領(lǐng)域。獲取能夠反映土層物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)的原狀土樣，以便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和分析。然而，現(xiàn)有技術(shù)的軟土取樣器在實(shí)際應(yīng)用中存在一些顯著的不足，尤其是在對(duì)軟土取樣囂的防堵塞和清理上。

2、首先，在傳統(tǒng)的軟土取樣器的實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)因?yàn)檐浲恋恼承院筒痪鶆蛐砸约昂食霈F(xiàn)不定程度的擾動(dòng)問(wèn)題，以至于軟土取樣器出現(xiàn)堵塞情況。比如現(xiàn)有的敞口薄壁取土器、中厚壁軟土取土器等，這些取樣器在采取土樣時(shí)，可能會(huì)因?yàn)檐浲恋母吆屎驼承?，以及軟土層包含的不同大小的顆粒導(dǎo)致土樣在取樣器內(nèi)部粘連造成堵塞。而且特別是對(duì)于新近沉積的粘性土，由于其具有的物理力學(xué)性質(zhì)差、強(qiáng)度低、中高靈敏度和觸變性在取土過(guò)程中極易受到到擾動(dòng)，不僅影響試驗(yàn)成果，還會(huì)對(duì)取樣器造成堵塞，大大降低了工作效率。

3、其次，現(xiàn)有的軟土取樣器有部分性的設(shè)計(jì)問(wèn)題以及設(shè)備維護(hù)的不足。倘若取樣器的設(shè)計(jì)不適合特定類(lèi)型的軟土，例如壁厚不夠薄或者邊緣不夠光滑，可能會(huì)導(dǎo)致土樣在取樣器內(nèi)積聚；又因?yàn)樵谑褂煤鬀](méi)有及時(shí)清潔和維護(hù)，導(dǎo)致土樣殘留物積累，增加了堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，在持續(xù)性的使用下必會(huì)造成軟土取樣器的堵塞，影響后續(xù)工作的繼續(xù)進(jìn)行。

4、最后，在使用軟土取樣器取樣操作時(shí)，倘若出現(xiàn)操作不當(dāng)，可能會(huì)造成土體強(qiáng)度和變形特性發(fā)生顯著改變，也可能導(dǎo)致土壤的水分流失或結(jié)構(gòu)破壞，從而致使軟土在取樣器中造成堵塞。不當(dāng)?shù)牟僮饕部赡軙?huì)對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)也可能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的健康安全帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然也會(huì)因?yàn)樵谌舆^(guò)程中，取樣器插入或拔出的速度不夠均勻或者取樣器沒(méi)有正確的垂直插入土中而造成土壤堵塞在取樣器內(nèi)。

5、為此，為了解決上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本領(lǐng)域技術(shù)人員研發(fā)了防堵塞機(jī)構(gòu)和取土機(jī)構(gòu)共同作用的一種防堵塞的軟土取樣器并且具有清理功能。本發(fā)明通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)，不僅避免目標(biāo)深度以上的表層土壤對(duì)目標(biāo)土壤擾動(dòng)大和土壤取樣困難，還提高了取樣及制樣的效率和質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種防堵塞軟土取樣器及其清理方法，解決了土樣易堵塞和取樣時(shí)土壤本身的構(gòu)成結(jié)構(gòu)被破壞這一問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種防堵塞軟土取樣器，包括：

3、外置殼，作為整體裝置的基礎(chǔ)構(gòu)件，用于承載和裝配防堵塞機(jī)構(gòu)及其所屬下位結(jié)構(gòu)件，并固定在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的上壁；

4、液壓機(jī)，其固定連接在外置殼的外壁一側(cè)，其輸出端設(shè)置有鉆桿的一端；

5、鉆頭，其設(shè)置在鉆桿的另一端，用于破碎土壤，深入土層；

6、防堵塞機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在外置殼的內(nèi)部一端，用于對(duì)軟土樣品進(jìn)行推動(dòng)和清理；

7、操作機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在外置殼的側(cè)壁，用于操控各個(gè)處理機(jī)構(gòu)及其所屬下位結(jié)構(gòu)件，并固定在外置殼的側(cè)壁；

8、供液機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在外置殼的兩側(cè)，用于對(duì)防堵塞機(jī)構(gòu)進(jìn)行清理和對(duì)鉆土設(shè)備進(jìn)行降溫；

9、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在外置殼的底端，給予整體裝置的前進(jìn)動(dòng)力；

10、取土機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在外置殼的內(nèi)部，用于提供鉆土裝置的下壓動(dòng)力。

11、優(yōu)選的，所述防堵塞機(jī)構(gòu)包括樣品管，所述樣品管與鉆桿的一端相連通，所述樣品管內(nèi)部設(shè)有吊裝彈簧，所述吊裝彈簧的一端固定連接在鉆桿的內(nèi)壁一側(cè)，所述吊裝彈簧的另一端設(shè)置有推土球片，所述推土球片分為上下兩片，兩片所述推土球片之間滑動(dòng)連接有連接桿，上片所述推土球片與吊裝彈簧的外壁一端磁吸連接，所述樣品管的外壁一側(cè)連通有輸水管三一端，所述樣品管的頂部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有排土閥門(mén)，所述樣品管下端固定連接有集土罩且螺紋連接有護(hù)土片，所述排土閥門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在樣品管頂部，所述護(hù)土片分為上中下三層，三層之間通過(guò)榫卯連接。

12、優(yōu)選的，所述取土機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力板，所述動(dòng)力板固定連接在液壓機(jī)的輸出端，所述動(dòng)力板的外壁一側(cè)固定連接有電機(jī)，所述鉆桿外壁開(kāi)設(shè)有凹槽，所述電機(jī)的輸出端通過(guò)皮帶與凹槽相連接，所述外置殼的內(nèi)壁一端固定連接有防震板，所述鉆桿的一端貫穿防震板。

13、優(yōu)選的，所述供液機(jī)構(gòu)包括水箱，兩個(gè)所述水箱固定連接在外置殼的上端外壁兩側(cè)，一側(cè)所述水箱的輸出端連通有輸水管一的一端，所述輸水管一的另一端連通在轉(zhuǎn)液箱的上壁，所述轉(zhuǎn)液箱固定連接于動(dòng)力板外壁一側(cè)，所述轉(zhuǎn)液箱內(nèi)部固定連接有水泵，所述水泵的輸出端連通有輸水管二的一端，所述輸水管二的另一端連通有輸水軟管的一端，所述輸水軟管的另一端通過(guò)磁吸連接器與輸水管三的一端相連通，另一側(cè)所述水箱連通有軟水管的一端，所述軟水管的另一端連通有噴嘴。

14、優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括底盤(pán)架，所述底盤(pán)架對(duì)稱(chēng)固定連接在外置殼外壁，所述底盤(pán)架的兩端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有楔形腳，所述底盤(pán)架內(nèi)部固定連接有輔助固定板，所述輔助固定板的外側(cè)固定連接有減震組件，所述底盤(pán)架的內(nèi)部一側(cè)滑動(dòng)連接有坡板。

15、優(yōu)選的，所述減震組件包括固定墩，所述固定墩固定連接在輔助固定板的外壁一側(cè)，所述固定墩的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有傳動(dòng)架，所述傳動(dòng)架的外壁一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有傳動(dòng)桿的一端，所述傳動(dòng)桿的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有輪胎，所述輔助固定板通過(guò)彈簧與傳動(dòng)架相連接。

16、優(yōu)選的，所述外置殼的內(nèi)壁一端固定連接有鉆孔板，所述外置殼側(cè)壁設(shè)有備用輪，所述外置殼的外壁一側(cè)固定連接有輔助桿。

17、優(yōu)選的，所述外置殼上端固定連接有平衡架，所述外置殼側(cè)壁固定連接有置物架。

18、優(yōu)選的，所述操作機(jī)構(gòu)包括操作臺(tái)，所述操作臺(tái)固定連接在外置殼的外壁一側(cè)，所述操作臺(tái)的上部固定連接有水箱，所述操作臺(tái)中央固定連接有顯示屏，所述操作臺(tái)下端對(duì)稱(chēng)設(shè)置有操作桿和操作按鈕，所述操作臺(tái)右上角固定連接有緊急制動(dòng)開(kāi)關(guān)。

19、此外，本發(fā)明還提供一種防堵塞軟土取樣器的清理方法，包括以下步驟：

20、s1、樣品進(jìn)入樣品管后，輸水管三通過(guò)磁吸連接器與輸水軟管相連接；

21、s2、水泵開(kāi)始工作，水流從轉(zhuǎn)液箱中輸出進(jìn)輸水管二，隨后進(jìn)入輸水軟管；

22、s3、隨著水流不斷進(jìn)入鉆桿空腔，水流對(duì)推動(dòng)推土球片的下壓力大于吊裝彈簧的拉力，推土球片推動(dòng)土壤下移；

23、s4、樣品土壤被排出后，土壤對(duì)推土球片的下片推力消失，推土球片上下片分離產(chǎn)生空隙，同時(shí)推土球片被拉升上升；

24、s5、繼續(xù)輸入水流，水流從推土球片的空隙中流進(jìn)樣品管，沖洗樣品管和推土球片；

25、s6、沖洗結(jié)束后，停止輸水，推土球片被拉回原位。

26、工作原理：在進(jìn)行取土操作時(shí)，液壓機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)動(dòng)力板向下移動(dòng)，動(dòng)力板穩(wěn)定地連接在液壓機(jī)的輸出端上，確保動(dòng)力的有效傳遞，動(dòng)力板推動(dòng)電機(jī)以及與電機(jī)連接的鉆桿一同向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)鉆桿逐漸深入到土壤中時(shí)，電機(jī)開(kāi)始工作，通過(guò)皮帶帶動(dòng)鉆桿外壁的凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)，使鉆桿旋轉(zhuǎn)起來(lái)，同時(shí)鉆頭在鉆桿和電機(jī)的共同作用下破碎土壤，由于鉆頭的底端設(shè)計(jì)為環(huán)狀鋸齒且鋸齒的形狀被設(shè)計(jì)為梯形，這一設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)更容易破碎土壤，同時(shí)鉆桿一端逐漸貫穿防震板，深入到需要取土的位置。防震板能夠減少鉆桿工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)，保證機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。鉆桿在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，將土壤切削并帶入鉆桿的內(nèi)部。土壤通過(guò)鉆桿的一端進(jìn)入與鉆桿相連通的樣品管時(shí)，由于護(hù)土片中層是由聚乙烯(pe)材質(zhì)做成的，所以護(hù)土片在土壤擠壓力的作用下自動(dòng)張開(kāi)使土壤流入進(jìn)入樣品管中，進(jìn)入樣品管后，土壤首先與吊裝彈簧和推土球片接觸，取土完成后，液壓機(jī)收回動(dòng)力板，鉆桿隨之上升。當(dāng)土壤進(jìn)入樣品管后，推土球片在水流的作用下，能夠?qū)⑼寥老蛳路酵苿?dòng)，排出土壤樣品，防止土壤堵塞，同時(shí)樣品管的外壁一側(cè)連通有輸水管三，可用于注水，幫助土壤順暢流動(dòng)同時(shí)清理樣品管和推土球片上粘連的土壤樣品。通過(guò)皮帶帶動(dòng)鉆桿外壁的凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)，使鉆桿旋轉(zhuǎn)起來(lái)，同時(shí)樣品管上的排土閥門(mén)在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下自動(dòng)打開(kāi)，隨著鉆桿的不斷向下，取樣深度以上的土壤不斷進(jìn)入樣品管中并從排土閥門(mén)處排出到集土罩內(nèi)，直至樣品管內(nèi)充滿(mǎn)規(guī)定深度處的土壤，完成取樣后，隨著鉆桿的上升，土壤擠壓力消失護(hù)土片自動(dòng)閉合保護(hù)樣品土壤不流失，同時(shí)集土罩內(nèi)的土壤可順帶進(jìn)行分層取樣。通過(guò)皮帶帶動(dòng)鉆桿外壁的凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)，使鉆桿旋轉(zhuǎn)起來(lái)，同時(shí)樣品管上的排土閥門(mén)在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下自動(dòng)打開(kāi)，隨著鉆桿的不斷向下，取樣深度以上的土壤不斷進(jìn)入樣品管中并從排土閥門(mén)處排出到集土罩內(nèi)，直至樣品管內(nèi)充滿(mǎn)規(guī)定深度處的土壤，完成取樣后，隨著鉆桿的上升，土壤擠壓力消失護(hù)土片自動(dòng)閉合保護(hù)樣品土壤不流失，同時(shí)集土罩內(nèi)的土壤可順帶進(jìn)行分層取樣。具體的，水箱用于儲(chǔ)存液體，其中一側(cè)的水箱中的液體通過(guò)輸水管一輸送到轉(zhuǎn)液箱中。轉(zhuǎn)液箱隨著動(dòng)力板一起移動(dòng)，當(dāng)需要供液時(shí)，水泵啟動(dòng)，將轉(zhuǎn)液箱中的液體經(jīng)輸水管二抽出。抽出的液體通過(guò)輸水軟管輸送，輸水軟管的另一端通過(guò)磁吸連接器與輸水管三快速連接。磁吸連接器利用磁力吸附固定，確保連接的穩(wěn)固性和密封性，使液體能夠順暢地從輸水軟管流入輸水管三中，與此同時(shí)，另一側(cè)水箱中的液體通過(guò)軟水管輸送到噴嘴，噴嘴可以用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗或其他相關(guān)操作。這樣的供液機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠靈活地為取土作業(yè)提供所需的液體，保證作業(yè)的順利進(jìn)行，并且通過(guò)磁吸連接器實(shí)現(xiàn)了快速連接和拆卸，方便操作。當(dāng)設(shè)備在不平整的路面行駛或受到?jīng)_擊時(shí)，輪胎首先受到振動(dòng)并傳遞給傳動(dòng)桿。傳動(dòng)桿將振動(dòng)能量傳遞給傳動(dòng)架，傳動(dòng)架內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將振動(dòng)能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換和消耗。同時(shí)，減震組件中的彈簧也參與減震過(guò)程，進(jìn)一步吸收和消耗振動(dòng)能量。最終，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和減震組件的協(xié)同作用，將振動(dòng)能量降低到可接受的范圍內(nèi)，保護(hù)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)。操作人員站在操作臺(tái)前，首先可以看到固定連接在外置殼外壁一側(cè)的操作臺(tái)。操作臺(tái)的中央位置，是一個(gè)顯眼的顯示屏，通過(guò)這個(gè)顯示屏，操作人員可以實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、各項(xiàng)參數(shù)以及相關(guān)信息。在操作臺(tái)的下端，對(duì)稱(chēng)設(shè)置著操作桿和操作按鈕。操作人員可以通過(guò)操作桿來(lái)控制設(shè)備的移動(dòng)方向和速度，通過(guò)操作按鈕來(lái)執(zhí)行各種具體的操作指令，如啟動(dòng)、停止、調(diào)速等。在操作臺(tái)的右上角，還固定連接著緊急制動(dòng)開(kāi)關(guān)。在遇到突發(fā)情況時(shí)，操作人員可以迅速按下緊急制動(dòng)開(kāi)關(guān)，使設(shè)備立即停止運(yùn)行，以確保安全。當(dāng)需要進(jìn)行操作時(shí)，操作人員根據(jù)具體需求，靈活地使用操作桿、操作按鈕和緊急制動(dòng)開(kāi)關(guān)，同時(shí)通過(guò)顯示屏隨時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)設(shè)備的精確控制和操作。

27、本發(fā)明提供了一種防堵塞軟土取樣器及其清理方法。具備以下有益效果：

28、1、本發(fā)明通過(guò)防堵塞機(jī)構(gòu)和取土機(jī)構(gòu)的共同作用下，可完成對(duì)深層土壤的采集，在防堵塞機(jī)構(gòu)中的推土球片和輸水管中水流的共同作用下可輕易排出土壤樣品并清理出殘留樣品，解決了軟土采樣易堵塞這一問(wèn)題。

29、2、本發(fā)明通過(guò)取土機(jī)構(gòu)的作用下，在樣品管上設(shè)有排土閥門(mén)，在取土機(jī)構(gòu)不斷深入土層的過(guò)程中，通過(guò)皮帶傳輸帶電機(jī)的旋轉(zhuǎn)力，排土閥門(mén)受到離心力而自動(dòng)打開(kāi)，隨著土壤的不斷進(jìn)入，目標(biāo)深度以上的表層土壤從閥門(mén)排出，完成了對(duì)目標(biāo)深度以上的表層土壤不取樣的效果，解決了目標(biāo)深度以上的表層土壤對(duì)目標(biāo)土樣擾動(dòng)大這一問(wèn)題。

30、3、本發(fā)明通過(guò)取土機(jī)構(gòu)的作用下，將鉆頭部分設(shè)計(jì)為模塊化組件，方便拆卸和更換，同時(shí)將鉆頭底部設(shè)計(jì)為環(huán)形齒狀，且齒頭部分設(shè)計(jì)為梯形，這一設(shè)計(jì)能更好的破碎目標(biāo)深度以上的表層土壤，解決了土壤取樣困難這一問(wèn)題。