一种大埋深土壤取样装置的制作方法

本实用新型涉及土壤学实验研究设备领域，特别是涉及一种大埋深土壤取样装置。

背景技术：

土壤物理参数及其水动力特征参数是研究土壤水文过程的重要依据。为了获取土壤物理参数及其水动力特征参数，一般采用原装土取样。目前，随着地下水的大规模开采，华北平原的地下水位埋深由20世纪70年代的2～15m降至现在的8～30m，局部地区甚至达到了56m。那么，地下水位的下降使得土壤水文过程的研究深度从原来的几米拓展到了二十多米甚至更大的范围。

而随着研究深度的增加，土壤受到的土压力也在增大。土压力的增大使得土壤水分传输过程中的结构调整受限，从而反过来影响土壤的水分传导等土壤水分特性。

那么对于大深埋环境下的土壤取样来说，传统的原状土取样装置一般为容纳在钻头内壁的环刀，其中，环刀的上下界面与内壁无间隙完全贴合。采用这种环刀取样结构，将土壤从较深的环境下取出到地面时，由于环刀是上下无底的中空结构，而环刀的两端又不会给土体加压。这样，一旦取土完成后，原本在土下对采样的土体造成的压力将会突然丧失。从而使得取样到地面的深层土壤发生膨胀等形变，进而使得测量的土壤物理参数、土壤水动力参数等参数失真，不利于土壤分析。

由此可见，将现有技术中的土壤采样装置直接应用到大埋深的环境下时，普遍存在着采样土壤膨胀、土壤参数失真，不利于土壤分析的问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供一种大埋深土壤取样装置，以解决现有技术中的土壤采样装置直接应用到大埋深的环境下时，所存在的采样土壤膨胀、土壤参数失真，不利于土壤分析的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型公开了一种大埋深土壤取样装置，包括：

手柄，为中空结构，在所述手柄的上方以及所述中空结构内设有绞盘4；

钻头，包括内壁和外壁，所述内壁包括上层凹槽和下层凹槽，其中，所述上层凹槽和所述钻头的上截面相间隔形成第一空间、所述下层凹槽与所述钻头的下截面相间隔形成第二空间；其中，所述内壁安设有环刀，所述环刀为中空且上、下截面开口的圆形筒状结构，且卡设在所述上层凹槽和所述下层凹槽之间、且与所述内壁贴合，用于取土；

连接杆，为连接在所述手柄和所述钻头之间的中空结构，内设有两根L型钢丝；其中，所述两根L型钢丝的垂直部分均穿设在所述连接杆中，且所述垂直部分的上截面穿设在所述手柄的中空结构中，且所述上截面与所述绞盘4连接，所述两根L型钢丝的水平部分分别设置在所述第一空间和所述第二空间，用于在转动的所述绞盘4的带动下切割所述环刀上、下表面的土壤。

与现有技术相比，本实用新型实施例包括以下优点：

借助于本实用新型上述实施例的技术方案，能够在取土完成后，由第一空间和第二空间中位于环刀上下截面上的土壤对环刀内的土壤加压，也就是说，采用本实用新型大埋深土壤取样装置入土后，能够在基本保持大埋深土壤的土压力条件下就完成土体的切割。从而避免了取自大深埋环境下的土壤因为到达地面而无外界压力而膨胀，造成土壤参数失真的问题；同时，通过在第一空间和第二空间设置L型钢丝的水平部分，能够在需要进行土壤分析前，获取所需的环刀内的保持有原始压力的土壤，能够保证土壤参数分析的准确度。这样既能避免传统技术的环刀取土过程中环刀两侧土体易破损，利用环刀测试前需要修补的问题，同时，又能避免土压力释放对环刀内的土壤造成的形变。从而保证取得的土壤样品的相关特征参数准确，进而准确的测定深层土壤的相关特征参数。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种大埋深土壤取样装置的示意图；

图2是本实用新型实施例的一种手柄和绞盘的放大示意图；

图3是本实用新型实施例的一种钻头的放大示意图；

图4是本实用新型实施例的一种连接杆的放大示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本实用新型的一种大埋深土壤取样装置实施例的示意图，根据本实用新型实施例的大埋深土壤取样装置具体包括：

手柄1，为中空结构，图2为图1中关于手柄1和绞盘4的放大示意图，参照图1和图2，在所述手柄1的上方以及所述中空结构均内设有绞盘4；并且，手柄1和绞盘4均可以转动。

钻头，图3为图1中钻头的放大示意图，参照图1和图3，该钻头包括内壁6和外壁5，该内壁6和外壁5之间可以是实心结构也可以是中空结构，在不同的实施例中可以根据实际需要灵活设置；

其中，所述内壁6包括上层凹槽(未示出)和下层凹槽(未示出)，其中，所述上层凹槽和所述钻头的上截面相间隔形成第一空间、所述下层凹槽与所述钻头的下截面相间隔形成第二空间；

其中，所述内壁6还安设有环刀7，所述环刀7为中空且上、下截面开口的圆形筒状结构，且卡设在所述上层凹槽和所述下层凹槽之间、且与所述内壁6贴合，用于取土；

在本实施例中，该上层凹槽和下层凹槽用于将环刀7卡设在钻头的内壁6中，因此，上层凹槽和下层凹槽的形状可以相同或不同，它们的形状可以是圆环凹槽也可以是锯齿凹槽，只要它们能够将环刀7卡设在内壁6上即可。因此，本实用新型对于上层凹槽和下层凹槽的形状、结构并不作具体限定。

连接杆2，图4为图1中连接杆的放大示意图，参照图1和图4，该连接杆为连接在所述手柄1和所述钻头之间的中空结构，内设有两根L型钢丝(图1仅示意出了一根L型钢丝8)；其中，所述两根L型钢丝的垂直部分8a均穿设在所述连接杆中，且所述垂直部分的上截面穿设在所述手柄1的中空结构中，且所述上截面与所述绞盘4连接，所述两根L型钢丝的水平部分分别设置在所述第一空间和所述第二空间(这里示意出了一根位于第一空间A的钢丝)，用于在绞盘4转动时，在所述绞盘4的带动下切割所述环刀7上、下表面的土壤(即位于第一空间、第二空间并超出环刀7的上下截面的土壤)。

而利用上述大埋深土壤取样装置进行具体取土的操作时，可以通过转动手柄1来将钻头钻入大深埋的土壤中，从而使钻头内部的环刀7取土；其中，由于环刀7的上下截面与钻头的上下截面之间都存在空间，这样，当钻头从大深埋的土壤中取出时，环刀7的上下截面上方均会覆盖着大深埋的土壤，那么位于第一空间和第二空间的土壤就会对环刀7内的土壤起到保持压力的作用。那么当钻土完成后，大深埋土壤取样装置到达地面上，由于第一空间和第二空间的土壤就会对环刀7内的土壤起到保持压力的作用，从而会使得环刀7内的土壤还是处于钻土时所处的大深埋环境下的土压力，即环刀7内的土壤会被上下截面的多余的土壤加压，该压力值与大深埋环境下的原始压力相同，这样就可以避免采样的土壤到达地面后因为失去压力而膨胀，造成土壤参数失真，不利于土壤分析的问题。

然后，在环刀7内的土壤基本保持大埋深土壤的土压力条件下，借助于上述两根L型钢丝来对环刀7上下截面的土壤完成切割，这样既能避免传统技术的环刀取土过程中环刀两侧土体易破损，利用环刀测试前需要修补的问题，同时，又能避免土压力释放对环刀7内的土壤造成的形变。从而保证取得的土壤样品的相关特征参数准确，进而准确的测定深层土壤的相关特征参数。

另外，由于需要进行分析的土壤为位于环刀7内部的土壤，因此，在进行土壤分析前，还需要去除位于环刀7上下截面上多余的土壤，这时可以通过转动绞盘4来使钢丝8收紧，由于位于第一空间和第二空间的钢丝为L型的水平部分，这样就可以将多余的土壤切割掉，从而得到用于土壤分析的环刀7内的土壤。

借助于本实用新型上述实施例的技术方案，能够在取土完成后，由第一空间和第二空间中位于环刀上下截面上的土壤对环刀内的土壤加压，避免了取自大深埋环境下的土壤因为到达地面而无外界压力而膨胀，造成土壤参数失真的问题；同时，通过在第一空间和第二空间设置L型钢丝的水平部分，能够在需要进行土壤分析前，获取所需的环刀内的保持有原始压力的土壤，能够保证土壤参数分析的准确度。

继续参照图1～4，在上述实施例的基础上，下面将进一步论述本实用新型实施例的大埋深土壤取样装置。

可选地，在一个实施例中，用于切割所述环刀上、下表面的土壤的所述两根L型钢丝的水平部分在切割土壤之前可以分别卡设在所述上层凹槽和所述下层凹槽。

相应的，在本实施例中，钢丝8用于在绞盘4转动时收紧从而切割环刀7上表面覆盖的多余土壤，而在切割土壤之前，该钢丝8的水平部分8b是卡设在位于第一空间A的上层凹槽内的；对于未示出的另一个用于在绞盘4转动时收紧从而切割环刀7下表面覆盖的多余土壤的钢丝8，其水平部分则是卡位于第二空间B的下层凹槽内。

这样，在钢丝8未使用时，可以使钢丝8在钻头内有能够卡住的位置，避免在大埋深土壤取样装置移动时，该钢丝在钻头内部发生摇晃而损坏能够碰撞的各个部件。

在本实施例中，对于钢丝8在未使用时所使用的安放位置采用的是已有的用于卡住环刀7的上下层凹槽，这样一方面可以节约大埋深土壤取样装置的制造成本，另一方面可以避免在容积较小的钻头内设置更多的槽口；当然，在不同实施例中，本领域的技术人员也可以根据实际需要在钻头内部设置其他可以在钢丝8不用时来卡住钢丝8的其他部件，其只要能够保持钢丝8不摇晃即可，本实用新型对此并不做具体限定。

可选地，在另一个实施例中，当转动绞盘拉紧钢丝对环刀上下截面上的土壤切割完成后，同样为了避免钢丝在第一或第二空间内晃动，根据本实用新型实施例的钻头的内壁还包括：第一内槽和第二内槽，其中，所述第一内槽位于所述上层凹槽和所述钻头的上截面之间，所述第二内槽位于所述下层凹槽和所述钻头的下截面之间；并且用于切割所述环刀上、下表面的土壤的所述两根L型钢丝的水平部分在切割土壤之后分别卡设在所述第一内槽和所述第二内槽。

相应的，在本实施例中，参照图1和图3，这里示出了位于上层凹槽和钻头上截面之间的第一内槽9a和位于下层凹槽和钻头下截面之间的第二内槽9b，这样，当钢丝8对多余的土壤切割完成后，就可以自动卡设在对应的内槽内。

可选地，在另一个实施例中，所述两根L型钢丝的L拐角部分为圆弧型，所述L拐角部分具有光滑表面，这样当钢丝的水平部分在切割土壤时，由于水平部分与环刀的上、下截面的土壤直接接触，如果该L拐角部分为直角型，那么该直角很容易磨损从而使得钢丝断裂。因此，在本实施例中将L拐角部分做成圆弧型，从而使该拐角避免与切割的土壤或者其他部分直接接触，延长钢丝的使用寿命。

相应的，参照图1和图3所示的实施例中，该L型钢丝8的L型拐角部分8b为圆弧型，这样可以延长钢丝8的使用寿命。

当然，虽然在本实施例中仅仅限定了L拐角部分为圆弧型以及具有光滑的表面，但是在不同实施例中，根据实际需要可以将钢丝8在转动过程中容易接触其他部件或土壤的各个部分都做成圆弧型并具有光滑表面，从而进一步提高钢丝8的使用寿命。

另外，在一个实施例中，可以将环刀与钻头直接进行一体化设置，即参照上述实施例中所描述的通过设置两层凹槽来使环刀卡在钻头内。

当然，在另一个实施例中，为了能够随时更换环刀，也可以将环刀与钻头设置成非一体化设置，具体而言，可以在所述内壁和所述外壁的同一侧分别设置开口以及与所述开口配套的盖板，并且该开口的尺寸大于该环刀的尺寸。所述开口用于将所述环刀安设于所述内壁以及将所述环刀从所述内壁6取出；所述盖板用于将所述环刀固定于所述内壁。

具体而言，通过设置该开口，在需要从地下取土时，将环刀插入至钻头的内壁；那么为了在环刀在地下取土过程中在钻头内保持不动，因此，还需要设置与该开口尺寸配套的盖板，通过盖上该盖板能够使环刀在钻头内部保持不动，提高取土效率；同时，也为环刀在钻头内达到固定的效果提供进一步的保障。

此外，在本实施例中，参照图1和图3，根据本实用新型实施例的钻头为中空、圆形筒状结构，且所述钻头的所述下截面为开口结构，这样当转动手柄1将钻头钻到地下时，土壤才能通过钻头的下截面进入环刀7。

可选的，环刀7也为圆形筒状结构，这样可以使环刀7更容易贴合与钻头的内壁6；此外，本实用新型实施例对于钻头和环刀7的筒状结构的形状并不作具体限制，它们可以是圆形、也可以是多边形等其他形状，只要它们是下截面开口的中空结构即可。

可选的，在本实施例中，参照图1和图4，根据本实用新型实施例的连接杆2可以包括多个螺纹连接的子连接杆2a、2b、2c。其中，对于任意一个子连接杆，其一端的连接处具有外表面螺纹，另一端的连接处具有内表面螺纹，这样可以保证任意两个子连接杆配套连接。

而在实际取土过程中，随着深入钻土的深度不同可以连接不同数量的子连接杆来构成不同长度的连接杆；在取土过程中，如果发现当前连接杆的长度不够，可以直接在最上端的子连接杆处增加子连接杆来延长连接杆的长度，从而继续钻土，而无需将钻头从土壤中取出，提高了取土的便利性。

另外，当采用图1所示的大埋深土壤取样装置从大深埋环境下取土完成，同时，也通过钢丝8对环刀7上下截面的土壤切割完成，那么在切割土壤完成后立即在环刀7的上下截面夹上透水石，并将夹好透水石的环刀7放入存放盒里，该盒体为封闭盒体，且盒体内的高度为两块透水石的厚度和环刀7的厚度之和，从而保证环刀7内的土壤的压力与环刀7从钻头里拿出时的压力相同；另外，在盒体的外部还设有与透水石连接的压力传感器，一旦检测到透水石的压力小于大深埋环境下取土时地下土的压力，则对透水石进行加压。

需要注意的是，图2、图3和图4为图1中不同部分的放大示意图，因此，图2～图4与图1中相同的标号表示相同的意义，在本文中不再针对每个附图的标号作一一说明，互相参考即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种大埋深土壤取样装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。