一种沙地原状土取样装置及其取样方法与流程

本发明涉及土壤取样装置，具体地说是一种沙地原状土取样装置及其取样方法，适用于沙地原状土取土以测定其理化性质和水力参数。

背景技术：

沙地土壤理化性质及水力参数的获取是半干旱区土壤水分运动规律和溶质运移规律研究的理论基础和参数支持，也是荒漠化预示的重要指标，这对荒漠化区植被恢复和管理有重要的科学价值和理论意义。在进行沙地理化性质和水力参数获取的相关实验中，需要取样的土壤是较大体积且不受破坏的原状土。传统取样的环刀法不适用于非饱和导水率等参数研究中所需较大体积原状土的获取。此外，由于沙土疏松的特点，传统方法会造成原状土壤结构破坏。因此，获取大体积原状土存在一定困难。

技术实现要素：

为了解决传统取样存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种沙地原状土取样装置及其取样方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的取样装置包括环刀、助推器及推铲器，其中环刀为中空结构、下端为刃端，所述助推器与该环刀的上端可拆卸地相连，所述环刀在取样时通过助推器压入沙地原状土中，所述助推器在环刀压入沙地原状土后由该环刀拆下；所述推铲器包括推盘、上托盘、下托盘及柄柱A，该上托盘与下托盘的一端分别与所述推盘的上下两端连接，所述上托盘与下托盘的另一端均为刃端，所述柄柱A安装在推盘上，所述推铲器在助推器拆下后切入沙地原状土中，且所述上托盘与下托盘分别盖住环刀的上下两端，该环刀随所述推铲器取出；

其中：所述上托盘及下托盘的一端分别与推盘一侧面的上下两端垂直连接，所述柄柱垂直连接于推盘另一侧面的下部；所述推盘、上托盘及下托盘均为平板状，所述柄柱A的轴向中心线与推盘垂直，且位于该推盘中心的下部；所述推盘的长度大于环刀的高度、推盘的宽度大于环刀的直径，所述上托盘的长度、宽度及下托盘的长度、宽度均大于环刀的直径；

所述助推器包括柄柱B、施力杆及孔环，该孔环为下端开口的中空结构，所述施力杆的下端与孔环的上表面相连，该施力杆的上端与所述柄柱B垂直连接；所述孔环为中空的圆柱状，在其圆周面上均布有多个通孔；所述施力杆的轴向中心线与孔环的轴向中心线共线，且与所述柄柱B的轴向中心线相垂直；所述环刀为两端均开口的圆柱状结构。

本发明沙地原状土取样装置的取样方法，步骤为：

步骤A：首先，在试验区域挖取垂直剖面，将所述环刀下端的刃端朝下放在紧挨所述垂直剖面的取样位置，将所述助推器与环刀上端的非刃端连接，通过该助推器向环刀向下施加压力，使所述环刀垂直压入沙地原状土；

步骤B：将所述助推器由环刀的一端拆下，然后握住柄柱A，将所述推铲器沿环刀的上下两端切入沙土原状土，直至所述推盘与所述垂直剖面抵接；

步骤C：移动所述推铲器，将装满沙地原状土的所述环刀端起，放置在平坦位置；

步骤D：将所述环刀上端的非刃端用盖A封住，然后将所述推铲器及环刀倒置，将所述环刀已用盖A封口的上端朝下，再用盖B封住所述环刀下端的刃端；

步骤E：撤出所述推铲器，完成取样。

其中：所述推铲器垂直于所述垂直剖面切入沙地原状土。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明的取样装置能在不破坏原状土壤结构的条件下获取定量且较大体积的土壤柱，保证了土壤结构的完整性。

2.本发明的取样装置中，环刀下端、上托盘及下托盘上均带有45°刃口，使得环刀易于剥离周围土壤，从而使环刀内土壤柱不受破坏，并且推铲器切入过程也比较容易。

3.本发明取样装置中的助推器可以便于向环刀施加压力，利于环刀装满土壤柱，且不易被扰动破坏。

4.本发明取样装置中的助推器，孔环上均布了多个通孔，在环刀下压过程中，多余的土壤可由通孔涌出，减小了土壤对下压的阻力。

5.本发明取样装置中的推铲器，推盘、上托盘、下托盘的长、宽均大于环刀的直径，减少了推铲过程中环刀的抖动，从而避免了环刀内土壤结构被破坏。

6.本发明的取样方法可以在保持原状土壤结构完整性的基础上将定量大体积的原状土壤柱一次性方便地取出。

附图说明

图1为本发明取样装置中环刀的结构示意图；

图2为本发明取样装置中助推器的结构示意图；

图3为本发明取样装置中推铲器的立体结构示意图；

图4为本发明取样装置中推铲器的结构主视图；

图5为本发明取样装置中环刀取土的工作状态图；

图6为本发明取样装置中助推器分离土样的工作状态图；

图7为本发明取样装置保存土样的示意图；

其中：1为环刀，2为助推器，3为推铲器，4为推盘，5为上托盘，6为下托盘，7为柄柱A，8为柄柱B，9为施力杆，10为孔环，11为盖A，12为盖B，13为通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～4所示，本发明的取样装置包括环刀1、助推器2及推铲器3，其中环刀1为中空的圆柱状结构，上下两端均开口，上端为非刃端、制有外螺纹，下端为刃端、具有45°刃口。环刀1主要用于装定量土壤柱。

助推器2便于将环刀1均匀压入土壤。该助推器2与环刀1的上端可拆卸地相连。助推器2包括柄柱B8、施力杆9及孔环10，孔环10为下端开口的中空结构，该孔环10下端的内表面制有内螺纹，用于与环刀1的上端螺纹连接。施力杆9的下端与孔环10的上表面固连，该施力杆9的上端与柄柱B8垂直连接。施力杆9的轴向中心线与孔环10的轴向中心线共线，且与柄柱B8的轴向中心线相垂直。孔环10为中空的圆柱状，在其圆周面上均布有多个通孔13。

推铲器3是将装满原状土的环刀1铲出，减少了土壤柱的扰动，从而避免了环刀1内原状土结构破坏。推铲器3包括推盘4、上托盘5、下托盘6及柄柱A7，该推盘4、上托盘5及下托盘6均为平板状、呈方形；上托盘5及下托盘6的一端分别与推盘4一侧面的上下两端垂直连接，上托盘5与下托盘6的另一端均为刃端，具有45°刃口。柄柱7垂直连接于推盘4另一侧面的下部，柄柱A7的轴向中心线与推盘4垂直，且位于该推盘4中心的下部。推盘4的长度大于环刀1的高度、推盘4的宽度大于环刀1的直径，上托盘5的长度、宽度及下托盘6的长度、宽度均大于环刀1的直径。

本发明取样装置的取样方法，具体步骤为：

步骤A：首先，在试验区域挖取垂直剖面，根据试验计划将环刀1下端的刃端朝下放在紧挨垂直剖面的取样位置，将助推器2的孔环10与环刀1上端的非刃端螺纹连接，通过该助推器2向环刀1向下均匀施加压力，使环刀1垂直压入沙地原状土；在压入的过程中，环刀1中的土样会有其上端进入到孔环10中，因孔环10圆周面上均匀地开设了多个通孔13，土样会有各通孔13涌出，这样即减小了环刀1向下压入过程中土样的阻力。

步骤B：将助推器2由环刀1的一端拆下，然后握住柄柱A7，将推铲器3沿环刀1的上下两端垂直切入沙土原状土，直至推盘4与紧贴于垂直剖面。

步骤C：缓慢移动推铲器3，将装满沙地原状土的环刀1轻轻端起，放置在所需高度的平坦位置。

步骤D：将环刀1上端的非刃端用盖A11封住，然后将推铲器3及环刀1缓慢匀速倒置，将环刀1已用盖A11封口的上端朝下，再用盖B12封住环刀1下端的刃端。

步骤E：撤出推铲器3，完成取样。

本发明取样装置的取样方法适用于半干旱区不同地貌类型土壤理化性质和水力参数的获取，进而对土壤水分和溶质运动规律的研究提供参数支持，也为荒漠化进程提供参数指标。本发明对指导植被恢复和管理，进而预防荒漠化有重要的理论意义。