[发明专利]一种原状土壤样品采集装置及采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤样品采集领域，尤其是一种原状土壤样品采集装置及采集方法。

背景技术

在地球科学、农学、土壤学、生态学等多学科研究领域，通过采集土壤样品，并直接分析理化性质或通过模拟实验测其理化指标，已成为获取科学数据的必要手段。传统方法有人工土钻法、冲压法（如GeoProbe）、分层取土回填法和混匀等容重回填法等。人工地钻法因由人工来完成与土钻本身的限制，效率低下且仅能得到20-30cm厚、直径＜15cm的土柱；冲压法（如GeoProbe）可以得到1米左右厚的土柱，但由于是机械冲压方式取土，所得土柱土壤容重与物理结构发生较大变化，在测定土壤化学指标如有机质含量等影响不大，但如测土壤密度、土壤导水性指标且误差甚大；分层取土回填法和混匀等容也同样类似问题，分层取土回填法一般能保证每一层土壤原状，但层与层之间土壤扰动对土壤水盐运移模拟等实验影响很大。总之，传统土壤样品采集方法与采集装置，或存在效率问题，或对原土壤性扰动较大，对科学实验研究结果的科学性与准确性存在影响。

本专利主要解决上述传统土壤样品因土壤采集方法与装置的问题原因，提高取样效率，获取更大厚度与直径的柱形原状土壤样品，为土壤导水率测定实验、土壤肥料淋失实验、土壤毛细管蒸发实验等多学科科学实验提供更优良的土壤样品。

发明内容

本发明的目的是提供一种定位精准、操作简便、提高采集效率且降低劳动强度的原状土壤样品采集装置及采集方法。

为了完成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种原状土壤样品采集装置，包括升降架、液压缸、环形槽形成部件和柱状土壤取出部件，所述的液压缸的下端竖直固定在升降架的底部，液压缸的上端固定有升降台，所述的环形槽形成部件在工作状态时装配在升降台上，环形槽形成部件在非工作状态时装配在升降架上；所述的柱状土壤取出部件在工作状态时装配在升降台上，环形槽形成部件在非工作状态时装配在升降架上。

所述的升降架整体为士字形，包括竖直设置的凹槽形的机架、设置在机架上端两侧的左旋转台和右旋转台、在机架底部设置的液压缸固定座，在左旋转台与机架和右旋转台与机架之间设有分别通过销轴联接的旋转三脚架，所述的左旋转台、右旋转台和旋转三脚架可绕销轴在水平面转动，在机架的左右侧壁上设有导轨。

所述的升降台包括相对设置的两个L形的滑块，在滑块上端固定有液压缸连接架，在滑块下部前侧固定有整体为簸箕形的载物台，载物台的底板在开口处设有同心的半圆形卡孔和卡槽，在载物台的开口处相对设置有辅助台，载物台和辅助台通过左右两侧的固定板联接，在辅助台的底部与载物台的底部结合处设有同心的半圆形卡孔和卡槽，辅助台和载物台的卡孔和卡槽相对设置并组合成圆形。

所述的环形槽形成部件包括圆盘形的箱体支架和装配在箱体支架上方的成槽液压马达，成槽液压马达的输出轴穿过箱体支架的轴心处，在箱体支架的下方固定有同心的筒形齿轮架，齿轮架的内壁上固定有内齿圈，在齿轮架内设有一个太阳齿轮和三个以太阳齿轮为中心对称设置的行星齿轮，太阳齿轮的轮轴固定在成槽液压马达的输出轴上，行星齿轮分别于太阳齿轮和内齿圈相互啮合构成行星齿轮系，三个行星齿轮的轮轴分别固定在三个竖向设置的传动轴的顶端，传动轴的底部装配有桶形的散土存储桶，散土存储桶的底部设有三个中心对称的轴孔且传动轴的底端穿过轴孔并固定有铣刀，散土存储桶的侧壁上设有三个对称的卸土门，与卸土门相对的散土存储桶的底部设有开口，在开口处设置进口活扇。

所述的柱状土壤取出部件包括齿轮箱体和固定在齿轮箱体顶部上端的取土液压马达，取土液压马达的输出轴从齿轮箱体的顶部轴心处穿过，所述的齿轮箱体内设置有一个中心齿轮固定在取土液压马达的输出轴上，在齿轮箱体内还有四个以中心齿轮为中心对称设置的从动齿轮并与中心齿轮相互啮合，四个竖向设置的传动轴的顶端分别固定在四个从动齿轮的轮轴处，传动轴穿过设置在齿轮箱体的轴孔且可在轴孔内转动，四个传动轴的下部通过一个圆环形的托盘固定在一起，传动轴在穿过托盘底部的下端固定有切刀，在四个传动轴围成的内侧设有筒形的储存筒，储存筒的上端与齿轮箱体的底部连接，储存筒的下端安装在托盘上。

所述的环形槽形成部件在齿轮架与散土存储桶之间固定有三个竖向设置且中心对称的连接杆，连接杆与传动轴顺序排列成圆环形并依次相间设置。

所述的升降架的导轨与升降台的滑块组成导轨-滑块运动副并引导升降台沿升降架做上下运动。

所述的铣刀内沿到太阳齿轮轮轴的垂直长度小于存储筒内径尺寸的一半长度。

采集方法包含以下步骤：