[发明专利]一种原状土壤取样装置

说明书

本发明公开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。本装置可实现取芯内管下端完全封闭，从而最大限度保证取样完整度和原状性。

技术领域

本发明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。

发明内容

发明目的：本发明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，本发明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。