[發明專利]海底沙波沉積物取樣裝置及方法

有效

• 申請號: 202010559169.6
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111721581B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 劉曉磊;鄭曉泉;李偉甲;孫中強;郭磊;梁丙辰;王振魯
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 王皎

本發明涉及海底沉積物采樣領域，特別是一種海底沙波沉積物取樣裝置及方法。包括提取部和采樣部，采樣部與提取部之間活動連接，提取部包括數根沿豎直方向平行設置的鋼管連接桿和沿鋼管連接桿的軸向設置的數個環形儲沙倉，環形儲沙倉設置在數根鋼管連接桿之間，環形儲沙倉內設有環形的腔體，環形儲沙倉的環形側壁與其外部的數根鋼管連接桿固定連接，環形儲沙倉的頂部呈開口狀，環形儲沙倉的底部設有環形孔。實現了海底沙波土樣的有效采集，結構簡單，可回收多次使用，降低了使用成本。

技術領域

本發明涉及海底沉積物采樣領域，特別是一種海底沙波沉積物取樣裝置及方法。

背景技術

海底沙波是一種在海洋浪、潮、流等水動力作用下發育的呈丘狀、新月狀的海底地貌，其波脊線垂直于主水流方向。作為一種活動性地貌，海底沙波的遷移會造成海底管道懸空折斷、航道淤積礙航、油氣平臺結構失穩等事故，對海洋里的工程設施安全造成嚴重威脅，因此對海底沙波的觀測研究具有重大意義。

在海洋地質勘探領域，泥沙現場采樣是泥沙分析的基礎工作，現有的泥沙采樣器主要有重力式、挖掘式等，每次取樣量大，適用于可以提供大采樣深度的軟質泥土，對于砂質沉積物的采樣效果則不太理想。由于砂質海床貫入強度大，現有的重力取樣所采用的取樣柱很難貫入砂質沉積物，因此難以完成取樣工作；而箱式取樣器和蚌式取樣器無法采集到海床內部的樣品且在取海床表面樣品時由于砂礫的作用，難以完全閉合，常出現漏沙現象。因此目前尚未有可以有效獲取砂質海床內部沉積物剖面信息的取樣裝置。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提出了一種海底沙波沉積物取樣裝置及方法，實現了海底沙波土樣的有效采集，結構簡單，可回收多次使用，降低了使用成本。

本發明的技術方案是：一種海底沙波沉積物取樣裝置，其中，包括提取部和采樣部，采樣部與提取部之間活動連接，提取部包括數根沿豎直方向平行設置的鋼管連接桿和沿鋼管連接桿的軸向設置的數個環形儲沙倉，環形儲沙倉設置在數根鋼管連接桿之間，環形儲沙倉內設有環形的腔體，環形儲沙倉的環形側壁與其外部的數根鋼管連接桿固定連接，環形儲沙倉的頂部呈開口狀，環形儲沙倉的底部設有環形孔；

所述采樣部包括數個沿豎直方向設置的采樣單元，采樣單元包括圓板Ⅰ和圓板Ⅱ，圓板Ⅰ位于圓板Ⅱ的上方，圓板Ⅰ和圓板Ⅱ之間通過位于中心的圓板連接桿固定連接，圓板Ⅰ和圓板Ⅱ位于環形儲沙倉內，圓板Ⅰ和圓板Ⅱ的尺寸小于環形儲沙倉的內壁尺寸，圓板Ⅱ的尺寸大于環形儲沙倉底部的環形孔的尺寸，相鄰兩采樣單元之間的圓板連接桿之間通過緊固件連接，各鋼管連接桿上部之間固定連接有固定板，位于最上方的采樣單元的圓板連接桿頂端與固定板滑動連接。

本發明中，所述各采樣單元之間的圓板連接桿可以為一體式結構，即上下各圓板之間通過一根圓板連接桿實現上下連接。

所述鋼管連接桿的外側設有控制其高度的機械抓環，機械抓環釋放鋼管連接桿，使該裝置在自身重力作用下貫入砂質沉積物內；當需要回收砂質沉積物時，機械抓環抓緊鋼管連接桿，通過外部的裝置將該裝置提起。

本發明還包括一種利用上述海底沙波沉積物取樣裝置實現取樣的方法，其中該方法包括以下步驟：

S1.將取樣裝置貫入硬質砂質海床：

將該取樣裝置投放至海底的過程中，該裝置在自重作用下貫入至沙體內，貫入過程中，由于提取部和采樣部的重量和底面積不同，所受貫入阻力不同：提取部中的鋼管連接桿自重大，底面積小，貫入深度大；采樣部中的圓板自重小，底面積大，貫入深度小，因此提取部和采樣部之間產生相對位移，每一個采樣單元的相鄰圓板之間的空間兩側脫離環形儲沙倉側壁的阻擋，暴露于沙波之中，沙波進出相鄰兩圓板之間的空間，在沙波遷移后，兩圓板之間被砂體充滿；