本发明属于取样器技术领域，具体的为一种原状三相土样取样器和取样方法。
背景技术：
我国东南沿海广泛分布着浅层生物气，埋藏深度在10-100米左右。含浅层生物气砂土属于非饱和土，是由生物气、水、土颗粒三相共同组成的，由于此类砂土含有封闭的生物气，土层中生物具有一定的压力，使得与一般陆相沉积形成的非饱和砂土性质不同，因此如何正确的把握含浅层气的砂土力学特性，对工程建设安全性有重要意义。
目前，常用的土壤样品采集设备主要是环刀土壤采样器，并且在取土时大多都是采用直压入式、锤击加压方式等，将仪器压入土体，完成取土。但在取样过程中，极易对土样边缘产生扰动，取土的时候因为人为的摆动使所取的土样无法和原始状态一样。尤其使砂性土，不能良好的保持土样的三相比例，造成取样失败。
公开号为CN106525484A的中国专利申请公开了一种一种原状砂性土取样方法及其取样装置，但是该装置要求土体还要在冷冻状态下进行取样，将会浪费较多的时间和钱财，而且在冷冻土体过程中还要防止周围土体会对其造成影响。
公开号为CN1609583A的中国专利公开了一种支架旋转式原状土取样器，采用了旋转切割的取样方式，在旋转过程中容易造成土样边缘松动发生改变，同时该取样器无法封口，极易使土体松动，并使其中的气体跑出，最终导致取样得到土体发生改变。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种原状三相土样取样器和取样方法，不仅能够实现取样，而且能够有效防止取样得到的土体发生改变。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明首先提出了一种原状三相土样取样方法，包括如下步骤：
1)对于要取样的砂性土，先将上方的杂土清理干净，清理的面积不小于所要取样的面积；
2)将取样装置置于所述步骤1)中清理干净的取样区域，操作人员向取样装置施加向下的压力，缓慢地将取样装置压入土层，直至土样填满整个取样装置；
3)将取土装置的下端口封闭，使取样装置内的土样与外界土壤完全分离；
4)取出取样装置。
进一步，所述步骤4)中，先清理取样装置周围的土壤，清理深度大于等于所述取样装置压入的深度，形成一个凹形的空槽，而后再取出所述取样装置。
进一步，还包括步骤5)，驱动取样封口机构打开取土刃口的下端口，并将取样装置的取土刃口取下，铲掉底部废弃土壤，然后用下部密封盖密封取样内桶的底部。
进一步，还包括步骤6)，将取样内桶从取样外桶的下端口处取出，并在取样内桶的顶部盖上上部密封盖。
本发明还提出了一种适用于如上所述原状三相土样取样方法的原状三相土样取样器，包括取样套筒，所述取样套筒的上方可拆卸地设有施力器，所述取样套筒的下方可拆卸地设有取土刃口，所述取样套筒和所述取土刃口内设有连通的取样通道，所述取样套筒包括取样外桶和套装在所述取样外桶内的取样内桶；
还包括用于下端封口的取样封口机构；
所述取样封口机构包括环形均布设置在所述取样刃口内壁内的封口切片，所有的所述封口切片闭合时可组成封闭所述取样通道的封口体，且还包括用于驱动所有的所述封口切片同步运动并闭合形成所述封口体或打开露出所述取样通道的封口驱动机构。
进一步，所述封口驱动机构包括设置在所述取样套筒中心的驱动杆，所述驱动杆与每一片所述封口切片之间分别设有驱动连杆机构。
进一步，所述驱动连杆机构包括与所述封口切片铰接连接的第一连杆和与所述驱动杆下端铰接连接的第二连杆，所述取样内桶的上端面外侧缘与所述第二连杆一一对应设有套筒，所述第二连杆滑动配合套装在所述套筒内，且所述套筒与所述取样内桶的上端面外侧缘铰接连接。
进一步，所述封口切片环形均布设置为两片，且所述切口封片呈四分之一球形，两片所述切口封片的两端交接连接且球心重合，且两片所述切口封片绕过其球心和两端铰接连接点的封口轴线转动，所述封口轴线与所述取样通道的轴线垂直。
进一步，所述取土刃口的内壁上设有与所述封口切片配合的四分之一球面槽，且所述球面槽的槽口设有使所述取样通道内径保持不变的取样挡板，所述取样挡板的底端与所述球面槽之间设有用于所述封口切片进出的间隙。
进一步，所述封口切片的球径与所述取样通道的内径之比为
本发明的有益效果在于：
本发明的原状三相土样取样方法，在将取样装置压入到土层后，封闭取样装置的下端口，使取样装置内的土样与外界土壤完全分离，如此，取样装置内的土样不会受到外界土壤的影响，土样中的气体等也不会跑出，能够有效防止取样得到的土体发生改变。具体的，本发明的原状三相土样取样方法具有以下优点：
1)不需要冷冻土地，耗费的时间和财力较小；
2)可形成密封环境，防止原土样受损，若土样中的气体水分跑出，则会造成三相比例与原样不符。
本发明的原状三相土样取样器，通过设置取样封口机构，利用封口驱动机构驱动所有的封口切片同步运动，当取样装置压入到土层后，利用封口驱动机构驱动封口切片闭合形成封口体，如此即可将取样装置内的土样与外界土壤完全隔离开，并形成密封环境防止土样受损，能够有效防止取样得到的土体发生改变。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明原状三相土样取样器实施例的结构示意图；
图2为图1的左视图的全剖视图；
图3为本实施例取样封口机构闭合后的使用状态参考图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，为本发明原状三相土样取样器实施例的结构示意图。本实施例的原状三相土样取样器，包括取样套筒，取样套筒的上方可拆卸地设有施力器1，取样套筒的下方可拆卸地设有取土刃口2，取样套筒和取土刃口2内设有连通的取样通道3，取样套筒包括取样外桶4和套装在取样外桶4内的取样内桶5，取样内桶5可从取样外桶4下端取出。
本实施例的原状三相土样取样器还包括用于下端封口的取样封口机构。本实施例的取样封口机构包括环形均布设置在取样刃口2内壁内的封口切片6，所有的封口切片6闭合时可组成封闭取样通道的封口体，且还包括用于驱动所有的封口切片6同步运动并闭合形成封口体或打开露出取样通道3的封口驱动机构。
本实施例的封口驱动机构包括设置在取样套筒中心的驱动杆7，驱动杆7与每一片封口切片6之间分别设有驱动连杆机构。本实施例的驱动连杆机构包括与封口切片6铰接连接的第一连杆9和与驱动杆7下端铰接连接的第二连杆8，取样内桶5的上端面外侧缘与第二连杆8一一对应设有套筒，第二连杆8滑动配合套装在套筒内，且套筒旋与取样内桶5的上端面外侧缘铰接连接。如此，提升驱动杆7，驱动第二连杆在套筒内滑动并驱动套筒绕取样内桶5上端面外侧缘转动，如此，即可驱动第一连杆9向下运动，进而驱动所有的封口切片6同步向下运动闭合形成封口体。当取样完成后，可以驱动驱动杆7朝向取土刃口所在侧移动，在打开封口体后，继续移动，则可利用第二连杆8与取样内桶5上端面之间的限位关系，将取样内桶5从取样外桶4的下端推出。
具体的，本实施例的封口切片6环形均布设置为两片，且切口封片6呈四分之一球形，两片切口封片6的两端交接连接且球心重合，且两片切口封片6绕过其球心和两端铰接连接点的封口轴线10转动，封口轴线10与取样通道的轴线垂直。本实施例的取土刃口2的内壁上设有与封口切片6配合的四分之一球面槽，且球面槽的槽口设有使取样通道3内径保持不变的取样挡板11，取样挡板11的底端与球面槽之间设有用于封口切片进出的间隙12。具体的，本实施例的封口切片6的球径与取样通道3的内径之比为
本实施例中的取样套筒、施力器1和取土刃口2之间的可拆卸连接方式可参考公开号为CN106525484A的中国专利申请，同时也可以采用现有的多种方式实现，不再一一累述。
本实施例的原状三相土样取样器，通过设置取样封口机构，利用封口驱动机构驱动所有的封口切片同步运动，当取样装置压入到土层后，利用封口驱动机构驱动封口切片闭合形成封口体，如此即可将取样装置内的土样与外界土壤完全隔离开，并形成密封环境防止土样受损，能够有效防止取样得到的土体发生改变。
本实施例的原状三相土样取样方法，包括如下步骤：
1)对于要取样的砂性土，先将上方的杂土清理干净，清理的面积不小于所要取样的面积，砂性土上方覆盖的土层根据地质不同而有所不同；
2)将取样装置的取样套筒、施力器1和取土刃口2组装在一起，将取样装置置于步骤1)中清理干净的取样区域，操作人员通过施力器1向取样装置施加向下的压力，利用取土刃口2缓慢地将取样装置压入土层，直至土样填满整个取样装置；
3)将取土装置的下端口封闭，使取样装置内的土样与外界土壤完全分离；具体的，本实施例向上拉升驱动杆7，利用驱动连杆机构驱动第一连杆9向下移动，进而驱动所有的封口切片6同步向下移动闭合形成封口体，使取样通道3的下端形成密封状态。
4)取出取样装置。本实施例先清理取样装置周围的土壤，清理深度大于等于取样装置压入的深度，形成一个凹形的空槽，而后再取出取样装置。
5)驱动取样封口机构打开取土刃口的下端口，并将取样装置的取土刃口2取下，铲掉底部废弃土壤，然后用下部密封盖密封取样内桶的底部。具体的，驱动驱动杆7朝向取土刃口所在侧移动，利用驱动连杆机构可驱动第一连杆9向施力器所在侧移动，即可打开封口体，使所有封口切片6均回到取土刃口2内。
6)将取样内桶5从取样外桶4的下端口处取出，并在取样内桶的顶部盖上上部密封盖。即当封口体打开口，继续向取土刃口所在侧移动，则可利用第二连杆8与取样内桶5上端面之间的限位关系，将取样内桶5从取样外桶4的下端推出。
本实施例的原状三相土样取样方法，在将取样装置压入到土层后，封闭取样装置的下端口，使取样装置内的土样与外界土壤完全分离，如此，取样装置内的土样不会受到外界土壤的影响，土样中的气体等也不会跑出，能够有效防止取样得到的土体发生改变。具体的，本实施例的原状三相土样取样方法具有以下优点：
1)不需要冷冻土地，耗费的时间和财力较小；
2)可形成密封环境，防止原土样受损，若土样中的气体水分跑出，则会造成三相比例与原样不符。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。