壓入式地下水原位快速取樣裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及巖土工程和環境工程領域，具體涉及壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于：所述裝置主要由空心探桿和圓錐探頭組成，所述圓錐探頭連接固定于所述空心探桿的底端，所述空心探桿的空腔連接一真空裝置，所述空心探桿桿壁局部段上開設有若干通孔，所述局部段上設置有過濾層，所述過濾層通過所述通孔連通所述空心探桿空腔。本實用新型的優點是：本實用新型解決了國內現有的傳統工程監測井取樣不滿足快速、準確反應土水關系要求時，能在最大貫入深度內指定深度取出地下水樣，并且避免人直接的接觸。結構簡單，生產成本低，取樣方法便捷有效，符合工程取樣要求。
【專利說明】壓入式地下水原位快速取樣裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及巖土工程和環境工程領域，具體涉及壓入式地下水原位快速取樣
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【背景技術】
[0002]地下水(ground water)，是指處于地表以下的重力水，是貯存于包氣帶以下地層空隙，包括巖石孔隙、裂隙和溶洞之中的水。地下水作為地球上重要的水體，與人類社會有著密切的關系。地下水具有供水條件穩定、水質良好的特點，為農業灌溉、工礦企業以及城市生活用水的重要水源。地下水對工程巖土體的強度和變形以及對建筑物穩定性的影響極為重要，同時也是各種不良地質現象產生的重要因素，因此要對地下水壓力、孔隙水壓力準確控制，以保證工程順利、安全施工和正常運行。
[0003]2012年5月11日，中國國土資源部《2011中國國土資源公報》面向社會發布，公報顯示中國城市地下水較差、極差級比例已經過半，全國地下水質量狀況不容樂觀。進行該類場地環境調查時，取樣質量的好壞對環境調查資料的真實性至關重要。因此，如何選擇有效的原位取樣方法，快速準確查明其分布范圍是環境調查關注的熱點問題。
[0004]巖土工程中的靜力觸探技術(CPT)是指利用靜力壓入裝置將連接觸探頭的觸探桿壓入土層，通過量測系統測試土的貫入阻力的原位測試方法，可確定土的部分力學參數，具有擾動小、測試準確、操作便捷等優點。從20世紀80年代中期開始，隨著環境巖土工程的發展，國際不少機構研發了靜力觸探新型技術，進一步加強CPT技術在工程領域中的應用。目前國內還未出現快速地下水取樣設備，而傳統的監測井地下水取樣周期較長，所取水樣為混合水樣，不能準確的反應土水的關系。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是根據上述現有技術的不足，提供了壓入式地下水原位快速取樣裝置，通過在靜力觸探探桿局部段設置過濾層，利用真空裝置，實現在指定深度快速取純凈水樣，同時又避免操作人員直接接觸水樣。
[0006]本實用新型目的的實現由以下技術方案完成:
[0007]一種壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于:所述裝置主要由空心探桿和圓錐探頭組成，所述圓錐探頭連接固定于所述空心探桿的底端，所述空心探桿的空腔連接一真空裝置，所述空心探桿桿壁局部段上開設有若干通孔，所述局部段上設置有過濾層，所述過濾層通過所述通孔連通所述空心探桿空腔。
[0008]所述空心探桿由作為所述過濾層的過濾套管和一取樣套管嵌裝而成，所述取樣套管外表面開設有環形凹槽，所述過濾套管嵌裝于所述環形凹槽內，所述通孔開設于所述環形凹槽的槽底，所述過濾套管通過所述通孔連通所述取樣套管內部；所述圓錐探頭連接固定于所述取樣套管的底端，所述真空裝置連接于所述取樣套管的頂端。
[0009]所述取樣套管內部通過設置一中隔板分成上、下兩腔體，所述過濾套管嵌裝于所述上腔體局部段，所述中隔板上開設有一泄水閥，所述上、下兩腔體之間通過所述泄水閥連通。
[0010]所述泄水閥的位置不高于所述過濾套管的最低點。
[0011]所述上腔體設有一通氣閥，所述上腔體通過所述通氣閥連接真空裝置。
[0012]所述過濾套管的過濾層由透水石拼接而成。
[0013]所述局部段的空心探桿桿徑不大于其兩端部的管徑。
[0014]所述過濾層覆蓋于所述通孔處。
[0015]本實用新型的優點是:本實用新型解決了國內現有的傳統工程監測井取樣不能滿足快速、準確反應土水關系的要求；能在最大貫入深度內指定深度取出地下水水樣，并且避免操作人員直接接觸；裝置結構簡單，生產成本低，取樣方法便捷有效，符合工程取樣要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結構剖面示意圖；
[0017]圖2是本實用新型中過濾套管的結構剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖通過實施例對本實用新型特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解:
[0019]如圖1-2所示，圖中標記1-12分別為:上部套管1、取樣套管2、通氣閥3、過濾套管4、泄水閥5、圓錐探頭6、上腔體7、下腔體8、中隔板9、通孔10、環形凹槽11、透水石12。
[0020]實施例:如圖1所示，本實施例中的壓入式地下水原位快速取樣裝置的主體由上部套管1、圓錐探頭6、以及由取樣套管2、過濾套管4配合構成的空心探桿組成，其中上部套管I的底端與取樣套管2的頂端拼接固定，取樣套管2的底端與圓錐探頭6的頂端配合連接固定。取樣套管2的管壁局部段上開設有一環形凹槽11，具有過濾層的過濾套管4嵌裝于環形凹槽11內。環形凹槽11的槽底開設有若干通孔10，通孔10的一端連通取樣套管2的空腔，另一端與過濾套管4上的過濾孔隙相連通，使得裝置外圍的地下水樣可經由過濾套管4的過濾后流經通孔10至取樣套管2的空腔內部，實現指定深度的地下水取樣。如圖2所示，過濾套管4的過濾層是由透水石12拼接而成。
[0021 ] 取樣套管2的內部由中隔板9分成上腔體7和下腔體8，上腔體7和下腔體8均用以存貯地下水水樣，其中下腔體8是利用地下水水樣的本身自重而實現其從上腔體7中流入下腔體8中。中隔板9上開設有一泄水閥5，泄水閥5連通上腔體7與下腔體8，其位置不低于過濾套管4的最低處，以避免地下水水樣無法通過泄水閥5進入下腔體8。上腔體7的頂端內部還設置有一通氣閥3，該通氣閥3連接一真空裝置(圖1中未示出)，使得上腔體7的空腔可通過通氣閥3連接該真空裝置并利用該真空裝置抽吸地下水水樣。
[0022]本實施例中的裝置主要針對地下水原位取樣，滿足了快速、便捷地采集無二次污染地下水水樣的要求，為分析各種工程施工前的施工地層奠定基礎。
[0023]本實施例中的裝置提取水樣的具體操作步驟為:
[0024]1、利用靜力觸探的貫入設備將取樣裝置整體貫入至待取水樣的土層內，貫入方向為圓錐探頭6的圓錐尖角方向。
[0025]2、將裝置貫入到指定的深度后，打開通氣閥3并啟動真空裝置，此時地下水水樣被真空裝置抽吸并依次流經過濾套管4、通孔10后至取樣套管2的上腔體7中，之后由于地下水水樣的自重其經過泄水閥5會首先流入下腔體8的空腔內，待下腔體8充滿后，再充滿上腔體7。當地下水水樣充滿取樣套管2后,關閉真空裝置。
[0026]3、上提上部套管1，將取樣裝置(包括取樣套管2)取回地表，利用可拆卸式的配合連接結構，拆除圓錐探頭6，將地下水水樣從下腔體8，即從取樣套管2的底端開口處將地下水水樣倒出并將其密封保存，然后清洗裝置。
[0027]4、取樣結束，可重復上述過程進行不同深度的地下水取樣。
[0028]本實施例在具體實施時:取樣套管2為空心圓柱形結構，過濾段段的取樣套管2的局部管徑不大于其上、下兩端的管徑，避免過濾層段在貫入過程中因受力而損壞，同時又避免泥土的細小顆粒通過該過濾層段進入取樣套管2的空腔。
[0029]取樣套管2上、下兩端與上部套管1、圓錐探頭6的連接處分別可采用螺紋配合連接或其他可拆卸式的連接結構，以方便取樣套管2的拆除及安裝。
[0030]具有過濾層的過濾套管4完全覆蓋通孔10，以避免在通孔10未被完全覆蓋的結構時，泥土顆粒從通孔10進入取樣套管2內部從而污染地下水水樣的情況產生。
[0031]本實施例中采用的過濾套管4只是過濾結構中的一種選擇，在具體實施過程中，在取樣套管2上的通孔10處可采用包覆、粘貼等手段連接固定過濾材料，只需使過濾材料的過濾孔隙與通孔10相連通即可，例如，在通孔10處粘結具有孔隙的過濾材料，在通孔10段的取樣套管2外圍包覆纏繞過濾材料均可。過濾材料的種類也是可根據實際工程需要(以取樣深度、取樣環境等為基礎)進行選擇。
【權利要求】
1.一種壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于:所述裝置主要由空心探桿和圓錐探頭組成，所述圓錐探頭連接固定于所述空心探桿的底端，所述空心探桿的空腔連接一真空裝置，所述空心探桿桿壁局部段上開設有若干通孔，所述局部段上設置有過濾層，所述過濾層通過所述通孔連通所述空心探桿空腔。
2.根據權利要求1所述的一種壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于:所述空心探桿由作為所述過濾層的過濾套管和一取樣套管嵌裝而成，所述取樣套管外表面開設有環形凹槽，所述過濾套管嵌裝于所述環形凹槽內，所述通孔開設于所述環形凹槽的槽底，所述過濾套管通過所述通孔連通所述取樣套管內部；所述圓錐探頭連接固定于所述取樣套管的底端，所述真空裝置連接于所述取樣套管的頂端。
3.根據權利要求2所述的一種壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于:所述取樣套管內部通過設置一中隔板分成上、下兩腔體，所述過濾套管嵌裝于所述上腔體局部段，所述中隔板上開設有一泄水閥，所述上、下兩腔體之間通過所述泄水閥連通。
4.根據權利要求3所述的一種壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于:所述泄水閥的位置不高于所述過濾套管的最低點。
5.根據權利要求3所述的一種壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于:所述上腔體設有一通氣閥，所述上腔體通過所述通氣閥連接真空裝置。
6.根據權利要求2所述的一種壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于:所述過濾套管的過濾層由透水石拼接而成。
7.根據權利要求1所述的一種壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于:所述局部段的空心探桿桿徑不大于其兩端部的管徑。
8.根據權利要求1所述的一種壓入式地下水原位快速取樣裝置，其特征在于:所述過濾層覆蓋于所述通孔處。
【文檔編號】G01N1/14GK203981448SQ201420302057
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月8日 優先權日:2014年6月8日
【發明者】金宗川, 許麗萍, 曹興國, 李韜, 王蓉, 馮凱, 沈婷婷 申請人:上海巖土工程勘察設計研究院有限公司