一种污染场地高保真采样装置及方法

专利2025-11-10  9


本发明涉及地质勘探,尤其涉及污染场地的采样技术,具体涉及一种污染场地高保真采样装置及方法。


背景技术:

1、近年来,随着工业迅速发展和产业结构调整,我国场地污染问题日益严峻,深入开展污染场地土壤调查是全面精准掌握场地污染状况、系统构建污染场地整体修复战略、科学制定场地修复技术方案的必要前提,土壤高保真、多功能采样技术及装备是开展污染场地土壤精准调查极为重要的支撑。

2、授权公告号为cn219369168u的专利文献,公开了一种分层取样土壤取样装置,其包括外筒和同所述外筒同轴设置的取样筒,取样筒置于所述外筒内,于取样筒内侧设置有用于将试样多层分隔的分层结构。该装置具有提高可分层取样土壤的取样装置分层结构的密封性及结构紧凑性的效果,但是它存在以下技术缺陷:

3、1)装置结构单一、不对称,不能完成复杂土层和深层土层中取样任务;

4、2)没有形成具体的采样体系及方法;

5、公开号为cn116448624a的专利文献公开了一种土壤地层污染物监测系统及方法,包括钻具,用于打孔,建立测井并获取土壤样品;监测单元,位于测井内,包括交替布置的多组封隔器和多组筛管,位于末端的筛管用于与钻具的贯入头抵接,位于首端的封隔器连接保护管;每一组筛管内部均设有采样器,采样器通过对应的采样管线与地面站连接,地面站通过封隔器控制管与封隔器连接;地面站,通过封隔器控制管向封隔器输入或抽出介质,接收监测单元获取的液位、流量和污染物信息,根据测井位置和高程信息,输出污染物流向、流速信息和预测的污染物扩散结果。但是该技术未考虑到装置的密封性,试样在采样和取样过程中难以避免受到外界环境影响,易使vocs等有机污染物挥发,样本保真性不足;

6、针对以上不足,申请人提出了一种污染场地高保真采样装置及方法。


技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有土壤样品采集技术中存在的装置的密封性不足以及结构单一、不对称,在复杂土层和深层土层中取样时样本保真性不足的技术问题,而提出的一种污染场地高保真采样技术。

2、为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:

3、一种污染场地高保真采样装置,包括车体组块,在车体组块上安装有动力组块,动力组块包括驱座、转轴、升降滑块、主控组件、固定架、卷扬机、桅杆、第一液压杆、第二液压杆、升降导轨;

4、在车体组块上倾斜设置有第一液压杆、第二液压杆,第一液压杆、第二液压杆的下端通过第一支撑液压缸、第二支撑液压缸与车体组块的支架连接,第一液压杆、第二液压杆的上端与固定架固定连接,固定架顶部设有卷扬机和桅杆,桅杆的底端安装固定在固定架的顶端,卷扬机安装固定在固定架顶端的两侧,卷扬机内设有钢丝绳,钢丝绳与安装固定在桅杆上的滑轮组滑动连接,在固定架内部安装有升降导轨,升降滑块滑动连接在升降导轨上,主控组件的一端与升降滑块的自由端固定连接,主控组件的另一端固定连接在竖向设置的转轴的上端,转轴的下端与驱座的上端旋转式连接。

5、动力组块与钻具组块连接,钻具组块包括液压直推钻具、螺旋直推钻具、振动螺旋钻具其中的一种或多种;

6、钻具通过第一钻具夹安装固定在驱座上,驱座水平向布置,驱座的上端中部与竖向设置的转轴的底端旋转式连接;驱座包括3个用于安装液压直推钻具、螺旋直推钻具、振动螺旋钻具的安装单元,安装单元包括内部的圆形开口,3个安装单元的圆形开口的中心的连线可形成等边三角形;每个安装单元均包括伺服电机,伺服电机的电机轴水平设置,且电机轴的自由端与齿轮的中心固定连接,齿轮的齿与转轮的齿啮合,转轮的内壁安装固定有可伸缩的第一钻具夹。

7、安装单元内的第一钻具夹由上下排列的多个圆弧状夹片和圆弧状凹槽底座组成,工作时第一钻具夹片伸展弹出用于固定夹紧钻具,可保证转轮在旋转时可同时带动钻具的旋转,夹片不工作时收缩于凹槽底座中,保证钻具能自由穿过驱座;转轮在被伺服电机驱动和齿轮的传动后通过第一钻具夹夹紧带动整个钻具旋转。

8、车体组块的一侧且位于钻具模块的下方设置有定位框,定位框的内部固定设置有定位架,定位架上设置有多个圆形钻具定位固定孔,多个钻具定位固定孔的中心的连线可形成等边三角形,多个钻具定位固定孔的圆心与驱座安装单元的多个圆形开口的圆心分别对应的连线均垂直于地面;钻具定位固定孔的内壁安装固定有可伸缩的第二钻具夹,钻具定位固定孔内的第二钻具夹由上下排列的多个圆弧状夹片和圆弧状凹槽底座组成,精确控制钻具固定或放松;工作时第二钻具夹伸展弹出用于固定钻具,不工作时夹片收缩于凹槽底座中,可保证钻具自由穿过钻具定位固定孔,同时在钻进过程中,钻具穿过钻具定位固定孔,钻具定位固定孔可通过限制钻具的横向位移从而精确保持钻具垂直向下不发生偏移。

9、液压直推钻具、螺旋直推钻具、振动螺旋钻具的内部垂向均设有密封保真装置,密封保真装置为中空圆柱体状,样品内管从密封保真装置的中空部分穿入并与其紧密贴合,成为组合套管;密封保真装置底端与样品内管管壁的底端抵在钻头的上方,使得钻头的开口与样品内管中空部分相对合,钻头的开口与样品内管中空部分的横截面大小相同;密封保真装置上端与两个可伸缩的卡块的一端固定连接,卡块伸展后置于钻具内壁相应位置的卡槽,使钻具与密封保真装置稳定连接,保证在向下钻进或旋转过程中不会出现相对位移;样品内管用于钻具在向下钻进的过程中进行土壤样品的采集。

10、密封保真装置与样品内管组合后在纵向可分为多个样品储存单元,样品储存单元与样品储存单元之间设有空心夹层,且空心夹层设在密封保真装置的管壁内部,空心夹层内设有切割密封机构,在土样样品采集结束后,切割密封机构对样品内管及其内部土样进行分段切割并密封储存。

11、所述切割密封机构包括导轨组件、切割密封组件,导轨组件包括在空心夹层中对称设置的第一导轨、第二导轨;切割密封组件包括在空心夹层中的第一切割密封片、第二切割密封片,对称设置的第一导轨、第二导轨的外端与密封保真装置内部管壁固定连接,第一导轨的滑轨端与第一伸缩杆的固定端连接,第一伸缩杆的伸缩端与第一切割密封片的外侧固定连接;第二导轨的滑轨端与第二伸缩杆的固定端连接,第二伸缩杆的伸缩端与第二切割密封片的外侧固定连接;通过第一伸缩杆、第二伸缩杆的伸缩,可使第一切割密封片、第二切割密封片做相互接近或远离的运动,在两者相对运动过程中,第一切割密封片、第二切割密封片完成对土壤的切割,当两刀片重合时可实现紧密对齐,进而完成样品内管的分段密封,从而使土壤样品留在对应的样品储存单元中。

12、使用密封保真装置与样品内管对目标土壤进行样品的采集时,采用以下步骤:

13、步骤1:将样品内管从密封保真装置中间穿入并紧密贴合,使其成为组合套管,再将组合套管内置于内部设有套管容纳腔、且底端开口的钻具中;

14、步骤2:使钻具缓慢钻进目标土壤,此时土壤会从样品内管的土壤采集口进入;

15、步骤3:土壤样品从最下端的样品储存单元的入口进入,然后从下至上依次填满各个样品储存单元;

16、步骤4:在土壤样品填满组合套管的各个样品储存单元内部之后,使空心夹层内部的第一伸缩杆、第二伸缩杆伸缩,使得第一切割密封片、第二切割密封片做相互接近的运动,进而使第一切割密封片、第二切割密封片对样品内管及其内部土壤切割并分段密封;

17、步骤5:在密封完成后,将钻具从土壤中抽出,从钻具中取出组合套管,并依次取出各样品储存单元内的土样;

18、通过以上步骤实现不同深度土壤在多个样品储存单元中的分段密封储存。

19、所述车体组块上方布置有置物箱,置物箱旁安装有监控升降台,监控升降台为空心柱体形,车体组块下四角安装有液压升降腿,车体组块尾部安装有第一支撑液压缸,第一支撑液压缸前端安装有动力系统箱,动力系统箱前部安装有第二支撑液压缸,第二支撑液压缸前端安装有支撑杆,支撑杆前端安装有钻具定位固定孔,液压升降腿顶部安装有小监控台,车体组块下部安装有履带;

20、车体组块上部安装有视觉组块,视觉组块包括主监控护盖、升降组件、小监控组,升降组件监控升降台内部,升降组件由3节伸缩杆纵向布置构成,升降组件顶部旋转连接有视觉监控头,主监控护盖安装固定在视觉监控头顶部,小监控台上端旋转连接有小监控组。

21、一种污染场地采样方法,包括以下步骤:

22、步骤1:启动采样装置,激活视觉组块,通过小监控组精确定位采样位置及监测周围环境情况(地形、障碍物、环境参数等),视觉监控头升起,为监测采样过程(土壤类型、钻进速度、振动频率等)做准备,确保各项操作符合规范;

23、步骤2:车体组块根据视觉组块定位信息,进行移动,定位到采样点的上方,液压升降腿工作抬高设备,确保整体水平稳定;

24、步骤3:动力系统提供能源,第一支撑液压缸和第二支撑液压缸开始工作,推出第一液压杆和第二液压杆,同时支撑杆支撑第二液压杆,确保设备整体结构稳定,并支撑起整个动力组块,使动力组块的固定架垂直于地面,并确保与钻具定位固定孔对应;

25、步骤4:动力组块的升降滑块沿着固定架中的升降导轨向下移动,固定连接在升降滑块上的主控组件同时跟随其向下移动,驱座中的伺服电机准备工作;

26、步骤5:采样装置判断土壤类型和确定采样深度:

27、若待采样土壤类型为软粘土或砂土层,则使用液压直推钻具;

28、若待采样土壤类型为中度混合土层,则使用螺旋直推钻具;

29、若待采样土壤类型为坚硬岩层,则使用振动螺旋钻具;

30、若采样深度小于一个钻具长度,则采用一次式采样,进入步骤6;

31、若采样深度大于一个钻具长度,则采用旋转切换式采样,进入步骤7;

32、步骤6、判断是否需要多次取样:

33、若需要多次取样,则安装两个或三个钻具,钻具类型根据步骤5所选,同时取多个土样,套入组合套管,进入步骤8;

34、若不需多次取样,则安装一个钻具,钻具类型根据步骤5所选,一次取一个土样,套入组合套管,进入步骤8;

35、步骤7、针对不同类型土壤,不同的钻进深度,选择不同的钻具,进行旋转切换式采样,并对采样过程进行智能优化,以使用三种钻具钻进为例(可组合不同类型钻具进行采样),包括以下子步骤:

36、步骤7-1、将液压直推钻具、螺旋直推钻具和振动螺旋钻具内部套入内管,并安装至驱座上,驱座内部的第一钻具夹夹紧三个钻具;

37、步骤7-2、液压直推钻具在动力组块驱动下,向下运动,同时驱座内部夹住螺旋直推钻具和振动螺旋钻具的第一钻具夹放松,钻具定位固定孔中的第二钻具夹工作,夹紧螺旋直推钻具和振动螺旋钻具,液压直推钻具透过钻具定位固定孔对土壤进行取样,同时进入步骤7-3;

38、步骤7-3、在采样过程智能控制系统中进行实时优化及反馈,包括以下子步骤:

39、步骤7-3-1:钻进过程中,传感系统实时将钻进采样情况上传并保存至状态空间数据库;

40、步骤7-3-2:判定器1判断当前土壤钻进类型是否发生变化,若土壤类型改变,通过旋转切换至合适钻具继续取样;

41、若土壤类型未改变,则不断迭代优化钻进速度、旋转速度、振动频率等参数,进入步骤7-3-3;

42、步骤7-3-3:将当前钻进状态输入至状态空间优化模型,迭代优化钻进速度、振动频率这些参数,并将优化参数以信号形式反馈给主控组件,主控组件对钻进参数进行调控;

43、具体优化过程如下,以采样装置消耗总成本c(w)之和最低,以及采样效率最高,即采样时间t(s)最短和土样扰动影响函数i最小,建立多目标优化方程:

44、

45、其中,n为三种钻具类型,n=1为液压直推钻具,n=2为螺旋直推钻具,n=3为液压直推钻具;pi(r,g,z)为第i种类型钻具单位时间所消耗的能源成本,r,g,z分别为液压、螺旋、振动类型;ti(hi)为第i种类型钻具钻进所用的时间;ni为第i种类型钻具的个数;qi为第i种类型钻具的单位成本造价;i(pr,pg,pz,δv)为土壤扰动影响函数,pr,pg,pz分别为液压、螺旋、振动的运行功率,minδv为土体取样前后体积变化最小值;

46、优化模型的约束条件为:

47、htotal为目标采样总深度;

48、ti(hi)≤ti(hi)m,ti(hi)m为额定功率行功率下为第i种类型钻具钻进所用的时间;

49、分别为液压、螺旋、振动的额定运行功率;

50、上述优化模型的求解方法可不限定使用多目标粒子群算法在内的多种算法;

51、步骤7-4、取样结束,动力组块提升至初始位置并取出样品,随后驱座内部的第一钻具夹工作,夹紧螺旋直推钻具和振动螺旋钻具,钻具定位固定孔中相应的第二钻具夹放松,动力组块继续提升,直至所有钻具脱离钻具定位固定孔,取出液压直推钻具中的土样,并将钻具重新安装至驱座,随后主控组件下的转轴工作,驱动驱座旋转,使得螺旋直推钻具对准直推钻具取样后的孔位;

52、步骤7-5、螺旋直推钻具在动力组块驱动下,向下运动,同时驱座内部夹紧液压直推钻具和振动螺旋钻具的第一钻具夹放松,钻具定位固定孔中相应的第二钻具夹工作,夹紧液压直推钻具和振动螺旋钻具,螺旋直推钻具透过钻具定位固定孔进入到先前的取样孔中,随后钻具定位固定孔中夹住螺旋直推钻具的第二钻具夹放松,使得螺旋直推钻具落入孔中;

53、步骤7-6、动力组块提升,提升至液压直推钻具和振动螺旋钻具的顶端,随后驱座内部的第一钻具夹工作,钻具定位固定孔中的第二钻具夹放松,动力组块继续提升,直至液压直推钻具和振动螺旋钻具脱离钻具定位固定孔,随后主控组件下的转轴工作,驱动驱座旋转,使得液压直推钻具对准螺旋直推钻具;

54、步骤7-7、液压直推钻具在动力组块驱动下,向下运动,同时驱座内部夹住振动螺旋钻具的第一钻具夹放松,钻具定位固定孔中相应的第二钻具夹工作,夹紧振动螺旋钻具,使得液压直推钻具与螺旋直推钻具顶部对接,对接后驱座中的第一钻具夹工作,伺服电机驱动转轮也开始工作,使得整个对接后的钻具开始旋转直推进行取样,并在取样过程中进行步骤7-3的优化过程;

55、步骤7-8、取样结束,动力组块提升,将组合钻具提升,人工将组合钻具拿出,取出土样,并替换成一个与对接后钻具等长的螺旋空钻具,防止振动破坏取样好的土样,重复上述动作,让振动螺旋钻具与空钻具对接,主控组件控制钻具组块的声波发生装置进行高频振动,伺服电机带动旋转,驱动振动螺旋钻具进行深层或坚硬岩石的取样,并在取样过程中进行步骤7-3的优化过程;

56、步骤7-9、每次旋转切换钻具时,判断是否需要更换并安装新的钻具:

57、若需要更换钻具,则安装新的空钻具,继续重复步骤7-1至7-8;

58、若不需要更换钻具,则继续进行旋转切换钻进取样;

59、步骤7-10、每次采样后需判断是否达到采样深度:

60、若达到采样深度,进入步骤9,结束采样;

61、若未达到采样深度,继续旋转切换钻具进行采样,并进入步骤7-9;

62、步骤8、将钻具分别安装至驱座上,驱座内部第一钻具夹夹紧,钻具定位固定孔内的第二钻具夹放松,进行一次式取样,包括以下子步骤;

63、步骤8-1、在动力组块作用下,钻具透过钻具定位固定孔向下运动取样;

64、步骤8-2、取样后,主控组件控制并驱动阴阳鱼切割组件工作,对土样进行切割封存并阻隔;

65、步骤8-3、切割封存后,动力组块向上运动,分别取出采样内管内各组土壤,进入步骤9;

66、步骤9、样品采集完毕,结束采样,将样品送至检测中心进行理化性质分析。

67、一种用于土壤样品采集的装置,包括密封保真装置,密封保真装置为中空柱体状,样品内管从密封保真装置的中空部分穿入并与其紧密贴合,成为组合套管;

68、密封保真装置与样品内管组合后在纵向可分为多个样品储存单元,样品储存单元与样品储存单元之间设有空心夹层,且空心夹层设在密封保真装置的管壁内部,空心夹层内设有切割密封机构,在土样样品采集结束后,切割密封机构对样品内管及其内部土样进行分段切割,样品内管被切割成若干段,被分段切割后每段样品内管中的土壤样品储存于对应的样品储存单元中。

69、所述切割密封机构包括导轨组件、切割密封组件,导轨组件包括在空心夹层中对称设置的第一导轨、第二导轨;切割密封组件包括在空心夹层中的第一切割密封片、第二切割密封片,对称设置的第一导轨、第二导轨的外端与密封保真装置内部管壁固定连接,第一导轨的滑轨端与第一伸缩杆的固定端连接,第一伸缩杆的伸缩端与第一切割密封片的外侧固定连接;第二导轨的滑轨端与第二伸缩杆的固定端连接,第二伸缩杆的伸缩端与第二切割密封片的外侧固定连接;通过第一伸缩杆、第二伸缩杆的伸缩,可使第一切割密封片、第二切割密封片做相互接近或远离的运动,在两者相对运动过程中,第一切割密封片、第二切割密封片完成对土壤的切割,当两刀片重合时可实现紧密对齐,进而完成样品内管的分段密封,从而使土壤样品留在对应的样品储存单元中。

70、使用密封保真装置与样品内管对目标土壤进行样品的采集时,采用以下步骤:

71、步骤1:将样品内管从密封保真装置中间穿入并紧密贴合,使其成为组合套管,再将组合套管内置于内部设有套管容纳腔、且底端开口的钻具中;

72、步骤2:使钻具缓慢钻进目标土壤,此时土壤会从样品内管的土壤采集口进入;

73、步骤3:土壤样品从最下端的样品储存单元的入口进入,然后从下至上依次填满各个样品储存单元;

74、步骤4:在土壤样品填满组合套管的各个样品储存单元内部之后,使空心夹层内部的第一伸缩杆、第二伸缩杆伸缩,使得第一切割密封片、第二切割密封片做相互接近的运动,进而使第一切割密封片、第二切割密封片对样品内管及其内部土壤切割并分段密封;

75、步骤5:在密封完成后,将钻具从土壤中抽出,从钻具中取出组合套管,并依次取出各样品储存单元内的土样;

76、通过以上步骤实现不同深度土壤在多个样品储存单元中的分段密封储存。

77、组合套管与钻头配合安装,具体为:密封保真装置的底端与样品内管管壁的底端抵在钻头的上方,使得钻头的开口与样品内管中空部分相对合,钻头的开口与样品内管中空部分的横截面大小相同;密封保真装置上端与两个可伸缩的卡块的一端固定连接,卡块伸展后置于钻具内壁相应位置的卡槽,使钻具与密封保真装置稳定连接,保证在向下钻进或旋转过程中不会出现相对位移;样品内管用于钻具在向下钻进的过程中进行土壤样品的采集。

78、与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:

79、1)多功能采样技术:动力组块集成了液压直推钻具、螺旋直推钻具和振动螺旋钻具,能够应对不同土质和深度的采样需求,并且还能根据采样需求任意组合不同类型钻具。液压直推钻具适用于较软的土壤,螺旋直推钻具适用于中等硬度的土壤,振动螺旋钻具则能有效取样坚硬的岩层,提高了采样装置的适用性和效率,且可同时采三次样,大大提高了采样效率和操作安全性;

80、2)高保真采样:通过内管分层切割封存采样的方法,设备能够实现对土壤的高效采样,提升时保持土样的原始状态。尤其适用于污染场地的高保真采样,有效防止了有机污染物挥发,确保污染物分布和浓度的真实反映。

81、3)精准采样能力:配套的视觉组块和监控系统通过主监控护盖、升降组件和小监控组,可以实现对采样位置及周围环境的精确监控与定位,确保采样点的精确性,提高采样数据的可靠性,同时定位架可保证采样过程中钻具不偏斜;

82、4)智能化与模块化:动力组块的设计包括驱座、升降滑块、主控组件和液压杆,通过自动化的机械结构,可以精确控制钻具的运动和定位,大大减少了人工操作,且智能系统对采样过程实时优化;装置采用模块化设计,各组件可以独立更换和维护,并能根据不同采样需求进行灵活调整。


技术特征:

1.一种污染场地高保真采样装置,其特征在于:包括车体组块(1),在车体组块(1)上安装有动力组块(4),动力组块(4)包括驱座(401)、转轴(402)、升降滑块(403)、主控组件(404)、固定架(405)、卷扬机(406)、桅杆(407)、第一液压杆(408)、第二液压杆(409)、升降导轨(410);

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,动力组块(4)与钻具组块(3)连接,钻具组块(3)包括液压直推钻具(302)、螺旋直推钻具(303)、振动螺旋钻具(304)其中的一种或多种;

3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,安装单元内的第一钻具夹(44)由上下排列的多个圆弧状夹片和圆弧状凹槽底座组成,工作时第一钻具夹片伸展弹出用于固定夹紧钻具,可保证转轮(43)在旋转时可同时带动钻具的旋转,夹片不工作时收缩于凹槽底座中,保证钻具能自由穿过驱座(401);转轮(43)在被伺服电机(41)驱动和齿轮(42)的传动后通过第一钻具夹(44)夹紧带动整个钻具旋转。

4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,车体组块(1)的一侧且位于钻具模块(3)的下方设置有定位框(111),定位框(111)的内部固定设置有定位架(112),定位架(112)上设置有多个圆形钻具定位固定孔(109),多个钻具定位固定孔(109)的中心的连线可形成等边三角形,多个钻具定位固定孔(109)的圆心与驱座(401)安装单元的多个圆形开口的圆心分别对应的连线均垂直于地面;钻具定位固定孔(109)的内壁安装固定有可伸缩的第二钻具夹,钻具定位固定孔(109)内的第二钻具夹由上下排列的多个圆弧状夹片和圆弧状凹槽底座组成,精确控制钻具固定或放松;工作时第二钻具夹伸展弹出用于固定钻具,不工作时夹片收缩于凹槽底座中,可保证钻具自由穿过钻具定位固定孔(109),同时在钻进过程中,钻具穿过钻具定位固定孔(109),钻具定位固定孔(109)可通过限制钻具的横向位移从而精确保持钻具垂直向下不发生偏移。

5.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,液压直推钻具(302)、螺旋直推钻具(303)、振动螺旋钻具(304)的内部垂向均设有密封保真装置(31),密封保真装置(31)为中空圆柱体状,样品内管(33)从密封保真装置(31)的中空部分穿入并与其紧密贴合,成为组合套管;密封保真装置(31)底端与样品内管(33)管壁的底端抵在钻头(301)的上方,使得钻头(301)的开口与样品内管(33)中空部分相对合,钻头(301)的开口与样品内管(33)中空部分的横截面大小相同;密封保真装置(31)上端与两个可伸缩的卡块(30)的一端固定连接,卡块(30)伸展后置于钻具内壁相应位置的卡槽,使钻具与密封保真装置(31)稳定连接,保证在向下钻进或旋转过程中不会出现相对位移;样品内管(33)用于钻具在向下钻进的过程中进行土壤样品的采集。

6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,密封保真装置(31)与样品内管(33)组合后在纵向可分为多个样品储存单元(311),样品储存单元与样品储存单元之间设有空心夹层(34),且空心夹层(34)设在密封保真装置(31)的管壁(35)内部,空心夹层(34)内设有切割密封机构,在土样样品采集结束后,切割密封机构对样品内管(33)及其内部土样进行分段切割并密封储存。

7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述切割密封机构包括导轨组件(37)、切割密封组件,导轨组件(37)包括在空心夹层(34)中对称设置的第一导轨、第二导轨;切割密封组件包括在空心夹层(34)中的第一切割密封片、第二切割密封片,对称设置的第一导轨、第二导轨的外端与密封保真装置(31)内部管壁(35)固定连接,第一导轨的滑轨端与第一伸缩杆的固定端连接,第一伸缩杆的伸缩端与第一切割密封片的外侧固定连接;第二导轨的滑轨端与第二伸缩杆的固定端连接,第二伸缩杆的伸缩端与第二切割密封片的外侧固定连接;通过第一伸缩杆、第二伸缩杆的伸缩,可使第一切割密封片、第二切割密封片做相互接近或远离的运动,在两者相对运动过程中,第一切割密封片、第二切割密封片完成对土壤的切割,当两刀片重合时可实现紧密对齐,进而完成样品内管(33)的分段密封,从而使土壤样品留在对应的样品储存单元(311)中。

8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,使用密封保真装置(31)与样品内管(33)对目标土壤进行样品的采集时,采用以下步骤:

9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述车体组块(1)上方布置有置物箱(101),置物箱(101)旁安装有监控升降台(103),监控升降台(103)为空心柱体形,车体组块(1)下四角安装有液压升降腿(102),车体组块(1)尾部安装有第一支撑液压缸(104),第一支撑液压缸(104)前端安装有动力系统箱(110),动力系统箱(110)前部安装有第二支撑液压缸(105),第二支撑液压缸(105)前端安装有支撑杆(106),支撑杆(106)前端安装有钻具定位固定孔(109),液压升降腿顶部(102)安装有小监控台(107),车体组块(1)下部安装有履带(108);

10.一种污染场地采样方法,其特征在于,包括以下步骤:

11.一种用于土壤样品采集的装置,其特征在于,包括密封保真装置(31),密封保真装置(31)为中空柱体状,样品内管(33)从密封保真装置(31)的中空部分穿入并与其紧密贴合,成为组合套管;

12.根据权利要求11所述的装置,其特征在于,所述切割密封机构包括导轨组件(37)、切割密封组件,导轨组件(37)包括在空心夹层(34)中对称设置的第一导轨、第二导轨;切割密封组件包括在空心夹层(34)中的第一切割密封片、第二切割密封片,对称设置的第一导轨、第二导轨的外端与密封保真装置(31)内部管壁(35)固定连接,第一导轨的滑轨端与第一伸缩杆的固定端连接,第一伸缩杆的伸缩端与第一切割密封片的外侧固定连接;第二导轨的滑轨端与第二伸缩杆的固定端连接,第二伸缩杆的伸缩端与第二切割密封片的外侧固定连接;通过第一伸缩杆、第二伸缩杆的伸缩,可使第一切割密封片、第二切割密封片做相互接近或远离的运动,在两者相对运动过程中,第一切割密封片、第二切割密封片完成对土壤的切割,当两刀片重合时可实现紧密对齐,进而完成样品内管(33)的分段密封,从而使土壤样品留在对应的样品储存单元(311)中。

13.根据权利要求12所述的装置,其特征在于,使用密封保真装置(31)与样品内管(33)对目标土壤进行样品的采集时,采用以下步骤:

14.根据权利要求11至13其中之一所述的装置,其特征在于,组合套管与钻头配合安装,具体为:密封保真装置(31)的底端与样品内管(33)管壁的底端抵在钻头(301)的上方,使得钻头(301)的开口与样品内管(33)中空部分相对合,钻头(301)的开口与样品内管(33)中空部分的横截面大小相同;密封保真装置(31)上端与两个可伸缩的卡块(30)的一端固定连接,卡块(30)伸展后置于钻具内壁相应位置的卡槽,使钻具与密封保真装置(31)稳定连接,保证在向下钻进或旋转过程中不会出现相对位移;样品内管(33)用于钻具在向下钻进的过程中进行土壤样品的采集。


技术总结
一种污染场地高保真采样装置及方法,其装置包括车体组块,在车体组块上安装有动力组块,动力组块包括驱座、转轴、升降滑块、主控组件、固定架、卷扬机、桅杆、第一液压杆、第二液压杆、升降导轨;在车体组块上倾斜设置有第一液压杆、第二液压杆,第一液压杆、第二液压杆的下端通过第一支撑液压缸、第二支撑液压缸与车体组块的支架连接,第一液压杆、第二液压杆的上端与固定架固定连接,固定架顶部设有卷扬机和桅杆。本发明的目的是为了解决现有土壤样品采集技术中存在的装置的密封性不足以及结构单一、不对称,在复杂土层和深层土层中取样时样本保真性不足的技术问题,而提出的一种污染场地高保真采样技术。

技术研发人员:何理,张福斌,孙同,程楷文
受保护的技术使用者:天津大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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