本发明涉及无扰动采样，尤其是涉及一种原状砂或沙土微结构观测的采样装置与方法。
背景技术：
1、风积沙是沙被风沙流搬移到冲积平原地区形成沙丘而产生的第四纪风积物，具有结构松散、级配不良、孔隙率大、强度较低等特点，且在外力扰动下极易松散和位移。因此，在风积沙区域修建工程是岩土工程界面临的新课题。风积沙物理力学特性不仅受其物质组成控制还与其沉积特征密切相关。
2、然而，当前普遍采用的传统物理力学性能测试方法主要是针对重塑样展开或依据经验确定，导致所获得的物理力学指标与原位条件存在巨大差异，从而直接影响工程勘察及设计可靠性。因此，从风积沙物质组成出发，考虑颗粒形态、沉积结构、孔隙特征出发，研究风积沙物理力学特性，为设计、施工提供准确有效的工程特性参数，对于促进工程建设取得良好的质量效益、经济效益和环境效益具有重要意义。
3、如何保证风积沙无扰动结构特征是其物理力学特性研究的关键。当前，对于软弱散体材料的无扰动采样，相关研究人员提出了一些方法，如申请专利“一种可调节式注浆器(cn214697039u)”提供了一种结构简单、操作方便，工作效率高、并能满足完成对不同内径对拉螺栓孔封堵的可调节式注浆器。它的注浆头组件沿注浆杆的轴心呈圆周分布，减少了现有技术中浆料竖直射出产生的缝隙，从而使得对拉螺栓孔中的气泡减少，进而降低了砂浆凸鼓现象的发生。
4、另外，注浆头之间的角度设计为可调式，满足了不同内径的对拉螺栓孔的封堵，增加了该装置的灵活性和实用性。与本专利所提到的一种注浆材料及注浆装置相比，此注浆器需要另外打孔，大大增加了施工成本和时间；申请专利“一种注浆用注浆帽装置及其注浆方法(cn111809492a)”提供一种结构合理、易于清理、注浆效果好的注浆用注浆帽装置，并提供其注浆方法，能够安全、快速地完成高聚物注浆，方法操作简单。与本专利提供的注浆装置相比，此装置和注浆方法全程需要提供注浆压力，这可能会对土层产生扰动，并且此方法也需要额外打孔，增加了施工时间和成本。因此需要找到一种能减少采样过程中对砂或沙土的扰动的采样装置和方法是当前研究的重点问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种原状砂或沙土微结构观测的采样装置与方法，以服务于其微观结构特征分析和物理力学特性研究。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种原状砂或沙土微结构观测的采样装置，包括注浆钢花管，所述注浆钢花管的表面焊接有螺旋箍筋，所述注浆钢花管与升降装置相连接，所述升降装置包括主动齿轮、从动齿轮、升降杆和旋转把手，所述升降杆与橡胶活塞相连接，所述升降杆的上端设有轮齿，所述升降杆与从动齿轮相啮合，所述从动齿轮与所述主动齿轮相啮合。
3、优选的，所述升降装置与所述注浆钢花管通过紧固螺栓固定。
4、优选的，所述注浆钢花管为高强高刚空心钢管，所述注浆钢花管的前端设有注浆小孔，所述注浆钢花管的尖端为锥形结构，其后端设有把手。
5、优选的，所述螺旋箍筋通过焊接缠绕在所述注浆钢花管的表面，并与所述注浆钢花管的锥形头相连接。
6、优选的，所述橡胶活塞置于所述注浆钢花管的内部，其直径小于所述注浆钢花管的内径。
7、本发明提供了一种原状砂或沙土微结构观测的采样方法，包括以下步骤：
8、步骤一、找到地势相对较陡开挖坡面，将注浆钢花管通过旋转把手将注浆钢花管插入砂或沙土中；
9、步骤二、配制注浆浆液；
10、步骤三、将注浆浆液缓慢注入注浆钢花管中；
11、步骤四、用升降装置带动橡胶活塞缓慢移动，开始注浆；
12、步骤五、求出由注浆钢花管引起的扰动范围和注浆浆液在砂或沙土中的扩散半径；
13、步骤六、取出未扰动砂或沙土。
14、因此，本发明采用上述一种原状砂或沙土微结构观测的采样装置与方法，具有以下优点：
15、(1)注浆钢花管的强度高，可以直接插入软土层中，不需要另外打孔，节省了施工时间和成本，且不会对软土层产生扰动和破坏。
16、(2)注浆过程中主要靠注浆浆液的重力渗透到砂或沙土中，而不是采用高压注浆，可以显著减少注浆过程中对土体的扰动。
17、(3)升降装置采用主动齿轮与从动齿轮的转动带动升降杆的移动，可以均匀控制升降杆的移动速度，从而控制注浆的速度。
18、(4)注浆浆液采用135环氧树脂和w93固化剂，135环氧树脂和w93固化剂具有渗透性好、高透明性和固化后强度高等特点，由于w93固化剂粘度小、毒性低，可在室温下快速发生固化，固化后取样可以大大减少土层的扰动，因此，在取样之后，用于原状微结构的观测数据也更加精准。
19、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种原状砂或沙土微结构观测的采样装置，其特征在于：包括注浆钢花管，所述注浆钢花管的表面焊接有螺旋箍筋，所述注浆钢花管与升降装置相连接，所述升降装置包括主动齿轮、从动齿轮、升降杆和旋转把手，所述升降杆与橡胶活塞相连接，所述升降杆的上端设有轮齿，所述升降杆与从动齿轮相啮合，所述从动齿轮与所述主动齿轮相啮合。
2.根据权利要求1所述的一种原状砂或沙土微结构观测的采样装置，其特征在于：所述升降装置与所述注浆钢花管通过紧固螺栓固定。
3.根据权利要求1所述的一种原状砂或沙土微结构观测的采样装置，其特征在于：所述注浆钢花管为高强高刚空心钢管，所述注浆钢花管的前端设有注浆小孔，所述注浆钢花管的尖端为锥形结构，其后端设有把手。
4.根据权利要求1所述的一种原状砂或沙土微结构观测的采样装置，其特征在于：所述螺旋箍筋通过焊接缠绕在所述注浆钢花管的表面，并与所述注浆钢花管的锥形头相连接。
5.根据权利要求1所述的一种原状砂或沙土微结构观测的采样装置，其特征在于：所述橡胶活塞置于所述注浆钢花管的内部，其直径小于所述注浆钢花管的内径。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的一种原状砂或沙土微结构观测的采样方法，其特征在于：包括以下步骤：
