一种原状土壤取样装置的制作方法

本实用新型涉及一种原状土壤取样装置，特别是一种双层结构，具有取芯内管的取样装置。

背景技术：

在公知技术中，常见土壤及岩芯取样装置，按推进方式，可分为钻进式和直推式。钻进式顾名思义，以旋转的钻进方式，将土壤取样管钻入土层。直推式用静压力，将土壤取样管压入土层。此外，还有钻进和直推结合的方式，外层钻进，内层直推，但不是主流方式。上述所有类型的取样装置，岩心管构造特征均为两端开口的，下端带有刀口的空心圆管，材质多以高强度钢材为主。当到达所需采集的样品深度时，采样装置整体按原推进路径退出土层，通过岩心管与样品的内摩擦力将样品带回地面。这种技术方案，广泛应用于钻探、勘察、研究活动过程中的土壤取样作业。

各种土壤取样装置，对不同土壤介质的取样完整程度(取芯率％，即取芯长度与推进深度之比)，取决于土壤介质类型本身具有的摩擦力。当土壤样品结构松散，或含水率较高，如软土、液化砂层，介质与内管摩擦力严重不足，样品无法取出或取出的样品损失较大，样品取芯率较低，此外样品原状结构被破坏。

仅见一种双层结构的煤田勘探取煤器，可以在采集摩擦力较大的煤层时，达到较高取芯率，其内管下端带有弹性抓簧，可以收缩岩心管底部，但收缩程度有限，且仅能阻挡岩心管底部外侧小部分，无法封闭。因此，在底部不完全封闭状态下，也无法保证完整取得低摩擦力土壤介质。

中国专利CN105823650A公开了一种环刀组合挡板封闭式取土器，取土口，内侧壁上设有多个呈三角形或扇形的挡板，取土过程中挡板上扬，打开取土口，土壤进入取土器，取土完毕后旋转取土器，挡板切断取土取样头内的土壤，然后上提取土器，在挡板上方土体重力和挡板弹性回复力的作用下，挡板回落，关闭取土口，确保土样不脱落；中国专利CN102749220A公开了一种湿地土壤取样器，内管的管腔通过隔板分为优弧部和劣弧部两部分，优弧部为空腔或实体，劣弧部为下部开口的空腔，使用时，取样器的外管先转至内管的优弧部一侧，不要遮蔽住劣弧部的管腔，将取样器旋转按压至土壤层内足够的深度，内管劣弧部采集到土样，转动外管，使外管底部的封板将内管劣弧腔底部完全封闭，切断管腔内土样与外部土壤的粘连，将土样取出。但采用类似的方法也不能起到完全封闭取芯管底部的作用，且还会增加钻土过程的阻力。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种原状土壤取样装置，通过可封闭底部的取芯内管，使取得的土壤岩芯样品最大限度保持完整和无扰动状态。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种原状土壤取样装置，包括外管，位于外管内部的取芯内管，以及位于取芯内管底部的活动环刀盘；所述活动环刀盘在外管内往复旋转从而控制活动环刀盘的开闭；当活动环刀盘打开时，取芯内管的底部处于敞口状态；当活动环刀盘关闭时，取芯内管的底部处于封闭状态。

其中，所述活动环刀盘内侧设有两片以上的刀片，刀片上设有旋转轴和曲臂刀片端连接轴，刀片通过曲臂刀片端连接轴连接有联动曲臂；所述刀片可围绕旋转轴旋转；所述联动曲臂可围绕曲臂刀片端连接轴旋转；通过联动曲臂的牵引力实现刀片彼此之间的分开与闭合，从而控制活动环刀盘的打开与关闭。

其中，所述旋转轴固定于环刀盘内环架上，所述环刀盘内环架与取芯内管固定封闭连接。

其中，所述联动曲臂外端通过曲臂外环连接轴固定在环刀盘外环架上，并可以围绕曲臂外环连接轴旋转。

其中，所述外管为钻进式或直推式，底端成坡面形成切口。

其中，所述外管内部设有台阶，台阶与活动环刀盘抵接，用于固定活动环刀盘，保证其与外管之间无相对运动；外管内部靠近台阶处设有螺纹，与环刀盘外环架外侧的螺纹匹配。

其中，所述环刀盘外环架外侧设有螺纹，与外管内侧螺纹匹配；当活动环刀盘插入至螺纹处时，环刀盘外环架旋转，旋进方向使刀片彼此分开，使活动环刀盘打开，此时活动环刀盘与外管内部台阶接触，固定活动环刀盘；当活动环刀盘退出时，环刀盘外环架旋出方向使刀片彼此闭合，使活动环刀盘关闭。

其中，刀片为厚背两面弧度开刃的双刃刀片，从而保证刀片与土样的所有接触面都产生切割作用。

其中，取芯内管头部与外管之间以卡口、卡笋、螺口方式中的一种进行锁止，保证取芯内管与外管之间无相对运动。

有益效果：

本实用新型可以使采集土壤或岩芯的取芯内管底部完全封闭，最大限度保证所取样品的完整性和原状性。可适用于直推式、钻进式、或二者相结合的各种地层进入方式。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本实用新型的总体结构示意图；

图2是本实用新型的取芯内管及活动环刀盘结构示意图；

图3是活动环刀盘内部结构示意图；

图4是刀片与联动曲臂连接结构示意图的正视图

图5是刀片与联动曲臂连接结构示意图的俯视图；

图6是活动环刀盘底部开启过程示意图。

具体实施方式

如图1至6所示，本实施例中，该底部可封闭的原状土壤取样装置包括：

外管1、取芯内管2、活动环刀盘3、刀片4、旋转轴5、曲臂刀片端连接轴6、环刀盘内环架7、联动曲臂8、环刀盘外环架9、曲臂外环连接轴10、台阶11。

其中，取芯内管2位于外管1内部，底部设有活动环刀盘3；活动环刀盘3内侧设有六片双刃刀片4；双刃刀片4上设有旋转轴5和曲臂刀片端连接轴6，双刃刀片4通过曲臂刀片端连接轴6连接有联动曲臂8；旋转轴5固定于环刀盘内环架7上；联动曲臂8外端通过曲臂外环连接轴10固定在环刀盘外环架9上；外管1内部设有台阶11，台阶11与活动环刀盘3抵接；外管1内部靠近台阶11处设有螺纹，与环刀盘外环架9外侧的螺纹匹配。

取芯内管2插入外管1中，接近台阶11处，活动环刀盘3的环刀盘外环架9外侧的螺纹与外管1内侧螺纹咬合，直入式推进过程变为旋转推进，环刀盘外环架9开始转动，带动联动曲8运动，联动曲臂8带动刀片4围绕旋转轴5转动，刀片4组成的圆形，以类似相机光圈的原理逐渐打开，直至打开至最大，形成一个完整的空心圆，与取芯内管2同直径并重合。此时，活动环刀盘3恰好运动至外管1台阶11处，并与台阶11紧密结合形成封闭，取芯内管2头部可以卡口、卡笋、螺口等方式进行锁止，保证其与外管1之间无相对运动。

当取样装置推进至需要采集样品的深度时，外管1保持静止，取芯内管2沿之前进入方向的反向螺旋退出，至活动环刀盘3完全退出与外管1内壁咬合的螺纹，活动环刀盘3恰好完全关闭，切断土样，形成底部封闭的取芯内管2。此时，可将取芯内管2连同活动环刀盘3由外管1中直接抽出，更换其他空的取芯内管2继续实施推进或钻进作业，而不必将外管1或钻头全部取出。

本实用新型提供了一种底部可封闭的原状土壤取样装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。