本發(fā)明涉及土壤觀測設(shè)備地面安裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)驗(yàn)儀器安裝裝置，特別是涉及一種用于測定土壤水分、根系密度等觀測探管的地面打孔裝置。

背景技術(shù)：

土壤張力計(jì)、時(shí)域反射技術(shù)(tdr)、微根窗技術(shù)等是研究土壤水分、植物根系生態(tài)等常用的試驗(yàn)裝置和技術(shù)，其儀器安裝的關(guān)鍵是與土壤直接接觸的儀器探管的安裝。探管的安裝目前主要是用土鉆鉆一個(gè)深度與大小與探管長度和直徑相符的孔，然后將探管插入孔中。這種方法在實(shí)際操作中主要存在幾方面的局限和問題：第一，土鉆打孔主要利用人力，在打孔過程中很難做到筆直用力，土鉆很容易晃動(dòng)，很容易造成對(duì)土壤和植物根系的擾動(dòng)，破壞了土壤和植物根系原有結(jié)構(gòu)，造成測量錯(cuò)誤；第二，土鉆打出的孔，由于旋轉(zhuǎn)下扎，擺動(dòng)較大，容易造成實(shí)際孔徑大于探管，造成探管與土壤不能緊密接觸，從而影響測量結(jié)果；第三，土鉆打孔用于安裝垂直探管比較方便，不能應(yīng)用于有一定角度要求的探管安裝。

例如，中國專利文獻(xiàn)cn105784777a中公開了一種可用于剖面土壤水分測量系統(tǒng)的預(yù)打孔裝置，該裝置僅可用于在一個(gè)預(yù)先打好的垂直孔中通過探針插入土壤擠壓出用于安裝探針的小孔，如果是直徑較大的觀測探管，則單純通過擠壓土壤形成的小孔很容易直徑回縮，會(huì)導(dǎo)致觀測探管插入困難或造成損壞。另外這種打孔裝置也不適合打具有一定傾斜角度的探孔。

另外，建筑領(lǐng)域施工用的大型鉆孔設(shè)備振動(dòng)太大，對(duì)周圍土壤的擾動(dòng)也太大，完全不適合用于土壤觀測探管的打孔安裝，且其結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，不適于研究用野外便攜使用。類似的，農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域也有使用旋轉(zhuǎn)打孔的設(shè)備，旋轉(zhuǎn)鉆頭對(duì)土壤和植物根系也會(huì)造成擾動(dòng)，也會(huì)造成測量錯(cuò)誤。而小型農(nóng)用插入式打孔設(shè)備缺乏穩(wěn)定和定位結(jié)構(gòu)，打孔時(shí)容易偏離方向，會(huì)導(dǎo)致土壤和根系擾動(dòng)，且人工用力方向不準(zhǔn)導(dǎo)致孔徑折轉(zhuǎn)變化不定，會(huì)導(dǎo)致探管插入困難或損壞，探管與孔壁土壤的接觸也不緊密，導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于安裝觀測探管的地面打孔裝置，以減少或避免前面所提到的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種用于安裝觀測探管的地面打孔裝置，包括一個(gè)中空的進(jìn)地鋼管，所述進(jìn)地鋼管的下端具有適于插入地面的尖端，上端具有適于向下用力的把手，其中，所述地面打孔裝置進(jìn)一步包括一個(gè)可通過地錨固定在地面上的底板，所述底板上方平行設(shè)置有兩個(gè)豎直的支撐耳片，所述兩個(gè)支撐耳片之間可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐有一個(gè)導(dǎo)向套筒，所述進(jìn)地鋼管設(shè)置在所述導(dǎo)向套筒中由所述導(dǎo)向套筒支撐所述進(jìn)地鋼管沿所述導(dǎo)向套筒設(shè)定的角度插入地面并帶出土壤形成適于安裝觀測探管的孔洞。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向套筒垂直焊接在一個(gè)支撐軸上，所述支撐軸的兩端通過軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在所述兩個(gè)支撐耳片之間。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向套筒上垂直焊接有一個(gè)平行于所述支撐軸并可隨著所述導(dǎo)向套筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)的角度固定螺栓；所述兩個(gè)支撐耳片上各對(duì)稱設(shè)置有一個(gè)供所述角度固定螺栓穿過的弧形槽口；所述角度固定螺栓的末端設(shè)置有鎖定所述角度固定螺栓在所述弧形槽口中設(shè)定的角度位置處的固定螺母。

優(yōu)選地，所述弧形槽口的曲率中心位于所述支撐軸的軸線上。

優(yōu)選地，所述底板由鋼板制成，其上設(shè)置有多個(gè)適于安裝地錨的錨孔以及一個(gè)適于所述進(jìn)地鋼管的所述尖端穿過的通孔，所述通孔沿平行于所述支撐耳片的方向伸展為長條形。

優(yōu)選地，所述底板大體上設(shè)置為t字形結(jié)構(gòu)，包括垂直于所述通孔的長度方向的橫板以及平行于所述通孔的長度方向并沿所述橫板向后方延伸的的縱板，所述縱板的末端設(shè)置有適于下壓所述進(jìn)地鋼管時(shí)踩踏壓住所述底板的第一踩踏部，所述橫板的兩端分別設(shè)置有適于下壓所述進(jìn)地鋼管時(shí)踩踏壓住所述底板的第二踩踏部。

優(yōu)選地，鄰近所述尖端的所述進(jìn)地鋼管上設(shè)置有一個(gè)沿所述進(jìn)地鋼管的長度方向延伸的掏土槽，所述掏土槽的下端與所述尖端不連通。

優(yōu)選地，所述把手焊接在鄰近所述進(jìn)地鋼管的上端的兩側(cè)，所述進(jìn)地鋼管的上端具有連通所述進(jìn)地鋼管內(nèi)部的上端口，所述上端口可用于插入通條捅出所述進(jìn)地鋼管內(nèi)部的土壤。

優(yōu)選地，所述底板上設(shè)置有測量水平的水平泡。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向套筒上固定安裝有手動(dòng)絞盤，所述手動(dòng)絞盤與所述把手之間連接有絞繩，所述手動(dòng)絞盤通過纏繞所述絞繩帶動(dòng)所述進(jìn)地鋼管向下沿所述導(dǎo)向套筒設(shè)定的角度擠入地面。

本發(fā)明的上述地面打孔裝置利用下壓力輕柔的切開土壤，結(jié)構(gòu)簡單易于操作，不會(huì)對(duì)土壤和植物根系造成擾動(dòng)，并且本發(fā)明的打孔裝置提供了可以穩(wěn)定進(jìn)地鋼管的打孔角度的底板以及導(dǎo)向套筒，打孔過程不會(huì)產(chǎn)生方向偏離，可以很方便的設(shè)定所需的打孔角度，打出的孔洞直，孔壁光滑，對(duì)土壤和根系的擾動(dòng)小，孔洞的直徑均一，與探管的接觸適中，有利于獲得更精確的測量結(jié)果。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，

圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的用于安裝觀測探管的地面打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2顯示的是本發(fā)明的用于安裝觀測探管的地面打孔裝置從另一個(gè)視角觀察的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3顯示的是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例的用于安裝觀測探管的地面打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號(hào)。

基于現(xiàn)有技術(shù)所存在的各種問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、重量輕便易于攜帶和輕柔手動(dòng)操作的可用于測定土壤水分、根系密度等觀測探管的地面打孔裝置，即，本發(fā)明的上述打孔設(shè)備為一種可用于安裝觀測探管的地面打孔裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，其中，圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的用于安裝觀測探管的地面打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2顯示的是本發(fā)明的用于安裝觀測探管的地面打孔裝置從另一個(gè)視角觀察的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3顯示的是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例的用于安裝觀測探管的地面打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

參見附圖，本發(fā)明的所述地面打孔裝置包括一個(gè)中空的進(jìn)地鋼管1，進(jìn)地鋼管1的下端具有適于插入地面的尖端11，上端具有適于向下用力的把手12，除此之外，本發(fā)明的地面打孔裝置進(jìn)一步包括一個(gè)可通過地錨10固定在地面上的底板2，底板2上方平行設(shè)置有兩個(gè)豎直的支撐耳片21，兩個(gè)支撐耳片21之間可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐有一個(gè)導(dǎo)向套筒3，所述進(jìn)地鋼管1設(shè)置在導(dǎo)向套筒3中由所述導(dǎo)向套筒3支撐所述進(jìn)地鋼管1沿所述導(dǎo)向套筒3設(shè)定的角度插入地面并帶出土壤形成適于安裝觀測探管的孔洞。

本發(fā)明的地面打孔裝置在操作的時(shí)候，可以先將底板2置于測量現(xiàn)場的地面上，用地錨10固定在地面上，使用地錨10的數(shù)量可以根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)牢固程度和施工便捷程度進(jìn)行增減，圖1-2中顯示使用了三個(gè)地錨10，還有三個(gè)地錨孔26并未用到。底板2固定之后，調(diào)整導(dǎo)向套筒3的角度并固定住，將進(jìn)地鋼管1插入導(dǎo)向套筒3，雙手抓住把手12用力下壓，利用進(jìn)地鋼管1的尖端11對(duì)土壤進(jìn)行擠壓切開地面，隨后進(jìn)地鋼管1沿著導(dǎo)向套筒3設(shè)定好的角度逐漸輕柔地插入土壤，被切開的土壤進(jìn)入進(jìn)地鋼管1的內(nèi)部，到達(dá)觀測探管的安裝深度之后，雙手抓住把手12向上拔出進(jìn)地鋼管1直至脫離導(dǎo)向套筒3，此時(shí)地面上就形成了一個(gè)直徑正好等于進(jìn)地鋼管1的外徑的孔洞，孔洞中原先的土壤已經(jīng)被進(jìn)地鋼管1帶出了地面，形成的孔洞就可以順利的安裝觀測探管了。由此可見，本發(fā)明的上述地面打孔裝置利用下壓力輕柔的切開土壤，結(jié)構(gòu)簡單易于操作，不會(huì)對(duì)土壤和植物根系造成擾動(dòng)，并且本發(fā)明的打孔裝置提供了可以穩(wěn)定進(jìn)地鋼管的打孔角度的底板以及導(dǎo)向套筒，打孔過程不會(huì)產(chǎn)生方向偏離，可以很方便的設(shè)定所需的打孔角度，打出的孔洞直，孔壁光滑，對(duì)土壤和根系的擾動(dòng)小，孔洞的直徑均一，與探管的接觸適中，有利于獲得更精確的測量結(jié)果。

進(jìn)一步地，在一個(gè)具體實(shí)施例中，導(dǎo)向套筒3垂直焊接在一個(gè)支撐軸22上，支撐軸22的兩端通過軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在所述兩個(gè)支撐耳片21之間。

在另一個(gè)具體實(shí)施例中，導(dǎo)向套筒3上還垂直焊接有一個(gè)平行于所述支撐軸22并可隨著所述導(dǎo)向套筒3一起轉(zhuǎn)動(dòng)的角度固定螺栓23；所述兩個(gè)支撐耳片21上各對(duì)稱設(shè)置有一個(gè)供所述角度固定螺栓23穿過的弧形槽口24；所述角度固定螺栓23的末端設(shè)置有鎖定所述角度固定螺栓23在所述弧形槽口24中設(shè)定的角度位置處的固定螺母232(圖2、3)。特別需要指出的是，支撐軸22和角度固定螺栓23需要平行設(shè)置，否則導(dǎo)向套筒3在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，角度固定螺栓23會(huì)與弧形槽口24發(fā)生擠壓摩擦甚至卡死，影響設(shè)備的測量精度。角度固定螺栓23和弧形槽口24的設(shè)置，提供了固定導(dǎo)向套筒3的角度的有效支撐和固定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單有效，便于野外環(huán)境利用扳手進(jìn)行操作。

為了便于設(shè)定角度，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)支撐耳片21的表面沿著所述弧形槽口24標(biāo)示有角度刻度(如圖1所示)，在需要對(duì)設(shè)定角度的土壤和根系進(jìn)行檢測的時(shí)候，可以轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向套筒3，使得角度固定螺栓23對(duì)準(zhǔn)支撐耳片21上的角度刻度鎖定即可，便于操作鎖定，省略了現(xiàn)場角度測量的麻煩。進(jìn)一步優(yōu)選地，還可以在底板2上設(shè)置測量水平的水平泡19，布置底板的時(shí)候通過水平泡19找平，則有利于設(shè)置精確的插入角度。

優(yōu)選地，所述弧形槽口24的曲率中心正好位于所述支撐軸22的軸線上，因?yàn)榻嵌裙潭菟?3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心是位于支撐軸22的軸線上的，因此設(shè)定弧形槽口24的曲率中心正好位于所述支撐軸22的軸線上，可以使得弧形槽口24的寬度保持最小，便于固定螺母232的外緣能夠很好鎖定在弧形槽口24的外側(cè)，無須提供額外的加寬墊片，減少了零件數(shù)量。

進(jìn)一步地，所述底板2由鋼板制成，其上設(shè)置有多個(gè)適于安裝地錨10的錨孔26以及一個(gè)適于進(jìn)地鋼管1的所述尖端11穿過的通孔27，通孔27沿平行于支撐耳片21的方向伸展為長條形。進(jìn)地鋼管11插入地面需要一定的空間，不能被底板2擋住。本發(fā)明通過設(shè)置長條形的通孔27，一方面提供了插入地面的空間，另一方面，通孔27周邊的底板2可以將進(jìn)地鋼管1的插入位置旁邊的土壤蓋住，保持了插入位置周邊的土壤穩(wěn)定，更加易于形成孔壁光滑的孔洞，有利于獲得更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果。優(yōu)選通孔27的寬度為進(jìn)地鋼管11的外徑的2-3倍，寬度太小不利于觀察定位以及操作，寬度太大起不到壓住周邊土壤的作用。

進(jìn)一步地，底板2大體上設(shè)置為t字形結(jié)構(gòu)，包括垂直于通孔27的長度方向的橫板以及平行于通孔27的長度方向并沿所述橫板向后方延伸的的縱板，縱板的末端設(shè)置有適于下壓所述進(jìn)地鋼管1時(shí)踩踏壓住所述底板2的第一踩踏部28，所述橫板的兩端分別設(shè)置有適于下壓所述進(jìn)地鋼管1時(shí)踩踏壓住所述底板2的第二踩踏部29。t字形結(jié)構(gòu)的底板2可以獲得三個(gè)便于踩踏的踩踏部，且t字形結(jié)構(gòu)可以使得這三個(gè)踩踏部盡量向遠(yuǎn)處延伸，以獲得更大的力臂，便于通過較小的力獲得更大的力矩將整個(gè)底板2穩(wěn)定在地面上，同時(shí)t字形結(jié)構(gòu)可以去除多余的不適于獲得最優(yōu)踩踏效果的底板部分，可以減輕底板的重量，便于攜帶。

在另一個(gè)具體實(shí)施例中，如圖1-3所示，鄰近進(jìn)地鋼管1的尖端11的所述進(jìn)地鋼管1上設(shè)置有一個(gè)沿所述進(jìn)地鋼管1的長度方向延伸的掏土槽13，所述掏土槽13的下端與所述尖端11不連通。由于進(jìn)地鋼管1在地面形成孔洞之后將土壤帶出了地面，需要將進(jìn)地鋼管1中的土壤弄出來，在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，把手12焊接在鄰近進(jìn)地鋼管1的上端的兩側(cè)，進(jìn)地鋼管1的上端具有連通進(jìn)地鋼管1內(nèi)部的上端口14，上端口14可用于插入通條18捅出所述進(jìn)地鋼管1內(nèi)部的土壤。即便如此，由于通條18的直徑小于進(jìn)地鋼管1的內(nèi)徑，當(dāng)土壤粘性較大時(shí)，有部分土壤會(huì)粘黏在進(jìn)地鋼管1的內(nèi)壁上。少量的土壤粘黏在進(jìn)地鋼管1內(nèi)部問題也并不大，但是如果是粘黏并干結(jié)在進(jìn)地鋼管1的尖端11附近，則下次操作的時(shí)候，尖端11對(duì)地面的切割力會(huì)受損，鈍頭切土操作起來很費(fèi)力且容易擾動(dòng)土壤。因此，本發(fā)明在尖端11附近設(shè)置有掏土槽13，用于通過鐵絲、樹枝之類的伸入進(jìn)地鋼管1將干結(jié)的土塊或者卡死的石頭等慢慢剝離出來，避免強(qiáng)硬通過通條18操作損壞尖端11或者使進(jìn)地鋼管1的內(nèi)部出現(xiàn)大的劃痕，影響地面形成的孔洞的孔壁的光滑性。另外，掏土槽13不能延伸與尖端11連通，否則就會(huì)在尖端11位置形成豁口，形成的豁口在切割土壤的時(shí)候會(huì)擾動(dòng)孔壁，使得孔壁不光滑，影響測量的精確性。

在圖3所示的另一個(gè)具體實(shí)施例中，相對(duì)圖1-2所示實(shí)施例提供了一些改進(jìn)，如圖3所示，在本實(shí)施例中，導(dǎo)向套筒3上固定安裝有手動(dòng)絞盤51，手動(dòng)絞盤51與把手12之間連接有絞繩52，手動(dòng)絞盤51通過纏繞絞繩52帶動(dòng)進(jìn)地鋼管1向下沿導(dǎo)向套筒3設(shè)定的角度擠入地面。圖3中相對(duì)于前述實(shí)施例，在導(dǎo)向套筒3上增加了手動(dòng)絞盤51和絞繩52的設(shè)計(jì)，操作時(shí)可以側(cè)身雙腳各踩住一個(gè)第一踩踏部28和第二踩踏部29，操作手動(dòng)絞盤51，通過手動(dòng)絞盤51的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩施加在把手12上，以驅(qū)動(dòng)進(jìn)地鋼管1向下運(yùn)動(dòng)，通過設(shè)計(jì)合適直徑的手動(dòng)絞盤51，可以達(dá)到省力的效果。相較于前述手動(dòng)下壓的方式，本實(shí)施例的絞盤設(shè)計(jì)能夠使得進(jìn)地鋼管1的向下運(yùn)動(dòng)更加均衡輕柔緩慢，對(duì)土壤的擾動(dòng)更小，土壤上獲得孔洞更加穩(wěn)定規(guī)整，有利于獲得更好的測量結(jié)果。另外，手動(dòng)絞盤51設(shè)置與導(dǎo)向套筒3相連，因而手動(dòng)絞盤51和絞繩52的位置不會(huì)隨著導(dǎo)向套筒3的角度變化而改變，無須根據(jù)不同的角度重新設(shè)置，簡化了操作，降低了偶然因素的干擾。

另外，圖3中，僅僅在導(dǎo)向套筒3的一側(cè)增加了手動(dòng)絞盤51和絞繩52的設(shè)計(jì)，當(dāng)然，也可以根據(jù)需要，在另一側(cè)對(duì)稱設(shè)置一個(gè)聯(lián)動(dòng)的手動(dòng)絞盤51，例如，可以在導(dǎo)向套筒3上垂直焊接一個(gè)平行于所述支撐軸22以及角度固定螺栓23并可隨導(dǎo)向套筒3一起轉(zhuǎn)動(dòng)的軸套(圖中未示出)，在軸套中設(shè)置一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸兩端分別固定設(shè)置一個(gè)分置于導(dǎo)向套筒3兩側(cè)的所述手動(dòng)絞盤51，兩個(gè)手動(dòng)絞盤51可以聯(lián)動(dòng)操作，通過纏繞絞繩52帶動(dòng)進(jìn)地鋼管1向下運(yùn)動(dòng)。這種聯(lián)動(dòng)操作的絞盤設(shè)計(jì)可以更加均衡地向下用力，操作時(shí)可以雙腳跨過導(dǎo)向套筒1，分別踩住一個(gè)第二踩踏部29，兩只手分別操作一個(gè)絞盤的曲柄，一方面通過整個(gè)人體重量壓住底板2，另一方面雙手用力可以進(jìn)一步降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

綜上所述，本發(fā)明的上述地面打孔裝置利用下壓力輕柔的切開土壤，結(jié)構(gòu)簡單易于操作，不會(huì)對(duì)土壤和植物根系造成擾動(dòng)，并且本發(fā)明的打孔裝置提供了可以穩(wěn)定進(jìn)地鋼管的打孔角度的底板以及導(dǎo)向套筒，打孔過程不會(huì)產(chǎn)生方向偏離，可以很方便的設(shè)定所需的打孔角度，打出的孔洞直，孔壁光滑，對(duì)土壤和根系的擾動(dòng)小，孔洞的直徑均一，與探管的接觸適中，有利于獲得更精確的測量結(jié)果。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明是按照多個(gè)實(shí)施例的方式進(jìn)行描述的，但是并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案。說明書中如此敘述僅僅是為了清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體加以理解，并將各實(shí)施例中所涉及的技術(shù)方案看作是可以相互組合成不同實(shí)施例的方式來理解本發(fā)明的保護(hù)范圍。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。