CN105388040A - 一种土壤采样器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤采样器，包括第一采样钻头、第二采样钻头、第一插槽、第二插槽、第一连接杆、第二连接杆、第一手柄、第二手柄、第一紧固件、第二紧固件、第一连接插条和第二连接插条；第一采样钻头的两侧设置有第一插槽，第一采样钻头底端与第一连接杆的一端连接，且第一采样钻头和所述第一连接杆同轴；第二采样钻头的两侧设置有第二插槽；第二采样钻头底端与第二连接杆的一端连接，且第二采样钻头和所述第二连接杆同轴。本发明中，两个半圆弧采样钻头先后插入土壤进行样品采集，采样钻头在土壤中下压容易；下压过程中对土壤样品的竖向压力小，易于保持土壤原状；采样后两个半圆弧采样钻头可直接分离，便于土壤样品从采样头中取出，并有效避免了对土壤样品的再次扰动。

Description

一种土壤采样器

技术领域

本发明涉及土壤样品采集装置，适用于要求对土壤原始性状扰动小的多种类型土壤的样品采集。

背景技术

土壤样品采集及其理化性质分析广泛应用于环境科学、地理学、生态学、农学等多个学科领域的科学研究以及工农业生产实践中。土壤样品采集的质量直接影响后续理化性质分析的结果，因此在土壤样品采集过程中要求尽量保持土壤原始性状。

除破坏性挖掘采样外，目前常用的土壤采样器均通过钻头压插进入土壤，利用钻头和土壤间的摩擦力带出一定深度的土壤实现样品采集。动力则有手动和电动并配以相应的辅助工具或机械等多种形式。钻头形式主要分为圆管状和圆槽状两种形式。不同形式的钻头在插入土壤过程中，由于管壁和土壤间的摩擦力作用，均对土壤有或大或小的扰动作用。

圆管状钻头在插入土壤过程中，管内土样在摩擦力作用下会不断压实，对管壁压力增大，从而摩擦力进一步增加。特别是对于与管壁摩擦力较大的粘性土壤，圆管中的土样压实效应明显。土样的深度、厚度信息难以精确获知，土样的含水率、孔隙度、密度等性状也发生改变，对结果造成影响。因此圆管状钻头在采样深度和适用土壤类型方面往往受限。此外，圆管采样器中的土样也较难原样取出。对于圆管采样器中的土样取出问题，常用方式是用一个推杆将土壤从管中推出。土壤推出过程，不仅往往较为费力，还不可避免对土样又一次压实，再次对土壤样品产生扰动。

圆槽状钻头因其半敞开结构，每钻采集的样品数量少，定位难以准确。对于较深位置的采样要求，需要在一个钻孔中多次往复钻入并带出土壤，从而采集到预定深度的土壤样品。受钻头和土样反复摩擦钻孔壁以及孔壁坍塌等影响，不同层位样品往往发生混杂，直接影响样品质量，使后续实验分析产生误差。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种土壤采样器，旨在解决现有技术中由于采用圆管采样钻头使得土样压实效应明显、适用土壤类型受限、样品取出困难的问题以及由于采用圆槽状钻头使得定位难以准确、样品易混杂的问题。

本发明提供了一种土壤采样器，其特征在于，包括第一采样钻头、第二采样钻头、第一插槽、第二插槽、第一连接杆、第二连接杆、第一手柄、第二手柄、第一紧固件、第二紧固件、第一连接插条和第二连接插条；所述第一采样钻头的两侧设置有第一插槽，所述第一采样钻头底端与第一连接杆的一端连接，且所述第一采样钻头和所述第一连接杆同轴；所述第二采样钻头的两侧设置有第二插槽；所述第二采样钻头底端与第二连接杆的一端连接，且所述第二采样钻头和所述第二连接杆同轴；在所述第一连接杆上设置有所述第一手柄，在所述第一连接杆上且位于另一端与所述第一手柄之间处设置有第一紧固件；在所述第二连接杆上设置有所述第二手柄，在所述第二连接杆上且位于另一端与所述第二手柄之间处设置有第二紧固件；所述第一连接插条用于与所述第一插槽相互勾连，所述第二连接插条用于与所述第二插槽相互勾连，使得第一采样钻头和所述第二采样钻头紧密相接且可沿插槽相互抽动。

更进一步地，所述第一采样钻头和所述第二采样钻头均为半圆弧形结构；当两个半圆弧采样钻头相向并在一起时，采用第一连接插条和第二连接插条从两侧插槽处插入，将两个半圆弧形采样钻头连接起来，形成完整的圆筒形状。

更进一步地，所述第一连接杆和第二连接杆均为半圆柱形结构；所述第一采样钻头底端通过半圆锥台与第一连接杆的一端连接；且所述半圆锥台与所述第一采样钻头和所述第一连接杆同轴；所述第二采样钻头底端通过半圆锥台与第二连接杆的一端连接；且所述半圆锥台与所述第二采样钻头和所述第二连接杆同轴。

更进一步地，所述第一手柄和所述第二手柄的位置不妨碍连接插条的插拔。

更进一步地，所述第一紧固件和所述第二紧固件均为螺纹结构，当第一连接杆和第二连接杆相向并齐在一起时，螺纹结构对在一起形成螺栓，并可与螺帽配套。

更进一步地，所述螺帽外壁焊接有手柄，便于螺帽在螺杆上手动旋拧。

更进一步地，所述土壤采样器还包括第一砧块和第二砧块，所述第一砧块设置在所述第一连接杆另一端，所述第二砧块设置在所述第二连接杆的另一端；所述第一砧块和所述第二砧块用于在采样时辅以锤击使钻头插入土壤。

更进一步地，所述第一砧块和所述第二砧块均为圆台状且与连接杆同轴，其尺寸小于连接杆横截面，不妨碍螺帽套接连接杆。

更进一步地，在所述第一连接插条的任意一端设有第一手柄，用于所述第一连接插条的顺利插拔；在所述第二连接插条的任意一端设有手柄，用于所述第二连接插条的顺利插拔。

更进一步地，插条与插槽形成的勾连结构与采样钻头外壁间留有一定的土壤伸缩变形空间，便于两个采样钻头及插条先后插入土壤时后续采样钻头和插条的顺利插入。

本发明与圆管状钻头相比，采样钻头的半圆弧敞开结构，以及在土壤取样过程中所采用的两个采样钻头先后插入土壤的方案，较大程度上避免了圆管状钻头在插入土壤过程中因摩擦力和压力而导致的土样在有限封闭管内发生的不断压实效应，对土样扰动较小；此外，采样钻头拔出后，抽出连接插条，即可直接分离两个采样钻头，便于土样从采样钻头中取出，并避免土样从钻头取出过程中圆管状钻头所产生的二次扰动，所采土样可较好保持土壤原始性状，从而在适用土壤类型方面受限更小，沙性土壤和粘性土壤均可适用。与圆槽状钻头相比，本发明采样钻头以及连接插条在先后插入土壤后，形成封闭结构，从而避免了圆槽状钻头多次往复钻入土壤中产生的样品易混杂、定位难以准确的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的土壤采样装置中两个半圆弧采样钻头及连接杆侧视图。

图2为本发明实施例提供的土壤采样装置中两连接插条侧视图。

图3为本发明实施例提供的土壤采样装置中两个半圆弧采样钻头和两个连接插条相套合时的俯视图。

图4为本发明实施例提供的土壤采样装置中螺帽示意图。

其中：1为第一采样钻头，2为第二采样钻头，3为第一插槽，4为第二插槽，5为半圆锥台，6为第一连接杆，7为第二连接杆，8为第一手柄，9为第二手柄，10为螺纹结构的第一紧固件，11为螺纹结构的第二紧固件，12为第一砧块，13为第二砧块，14为第一连接插条，15为第二连接插条，16为第三手柄，17为第四手柄，18为螺帽，19为第五手柄，20为土壤伸缩变形空间。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种操作方便、采样过程对土壤原始性状扰动小、适用于多种类型土壤的样品采集装置。

本发明提供的一种土壤采样器包括两个半圆弧采样钻头、两个连接插条、两个连接杆、两个手柄和螺纹紧固件；两个半圆弧采样钻头两边均设有插槽。将两个半圆弧采样钻头相向并在一起，再用两个连接插条插入两边插槽，可以将上述两个采样钻头连接形成圆筒。插槽和连接插条结构相互勾连，保证两个采样钻头紧密相接且两个采样钻头可沿插槽相互抽动。插槽、插条此种勾连结构与采样钻头外壁间留有一定的土壤伸缩变形空间，便于两个采样钻头及插条先后插入土壤时后续采样钻头和插条的顺利插入。连接插条末端设有手柄，便于连接插条的插拔。半圆弧采样钻头末端呈圆锥台形收缩，连接于连接杆上。连接杆为半圆柱形，其上安装有手柄，用以插拔采样钻头。半圆弧采样钻头、半圆锥台、半圆柱形连接杆三者同轴。连接杆末端有螺纹结构，两个半圆柱形连接杆对齐并在一起时，螺纹结构对接在一起形成螺栓，可以用螺帽进行固定，从而将两个连接杆稳固在一起。螺帽外壁焊接有手柄，便于手动旋拧螺帽。连接杆端头处有砧块，可用以锤击使钻头插入土壤。

本发明的使用方法为：将一个采样钻头对准需要采样的位置，按压连接杆上的手柄或者锤击连接杆端头的砧块，使采样钻头插入预定土层深度；沿该采样钻头两侧插槽插入连接插条；再将另一采样钻头沿两连接插条的连接结构处插入土壤中；到达预定深度后，用螺帽将两连接杆固定连接；利用连接杆上的手柄拔出采样钻头和连接插条；从采样钻头上抽出两个连接插条；分离两个采样钻头，按要求取样完成土壤采样。

本发明采样钻头为半圆弧敞开结构，并且在插入土壤取样过程中，采用两个采样钻头先后插入土壤的方案，可在较大程度上减小圆管状钻头在插入土壤过程中因摩擦力和压力而导致的土样在有限封闭管内发生的不断压实效应，对土壤的原始性状扰动较小。采样钻头从土壤中拔出后两个半圆弧采样钻头可以从插槽处直接分离，便于土壤样品取出，避免了样品取出过程对土样的再次扰动。同时本发明在两个半圆弧采样钻头插入土壤后形成封闭结构，避免了圆槽状钻头多次往复钻入土壤中易产生的样品混杂、定位不准确等问题。本采样器对于沙性土壤和粘性土壤均可适用，操作方便，所采土样可较好保持土壤原始性状。

本采样器对于沙性土壤和粘性土壤均可适用，操作方便，所采土样可较好保持土壤原始性状。

为了更进一步的说明本发明实施例提供的土壤采样装置，下面结合附图对本发明实施例进行进一步说明。

如图1所示，本采样器的两个半圆弧采样钻头1、2两侧有插槽，分别为3、4。两个半圆弧采样钻头1、2下端分别与连接杆6、7相连接。半圆锥台5为采样钻头2与连接杆7间的过渡部分，采样钻头1与连接杆6也通过相同形状的半圆锥台连接。半圆弧采样钻头、半圆锥台、半圆柱形连接杆三者同轴。连接杆6、7为半圆柱形，其上分别设有手柄8、9。连接杆6、7末端有螺纹结构，分别为10、11。连杆端头设有砧块，分别为12、13。采样钻头1、2采用半圆弧形态，因其半开敞结构，在插入土壤过程中与钻头接触的土壤具有较大的变形空间，可在较大程度上减小圆管采样器在插入土壤时因管内土样压力累积而发生的不断压实效应。

连接插条14、15结构如图2所示。其末端有手柄16、17。当图1所示的两个半圆弧采样钻头1、2相向并齐时，可用连接插条14、15沿插槽3、4插入固定。两个连接插条和两个半圆弧采样钻头插入套合时，其俯视图如图3所示。连接插条14、15插槽3、4和结构相互勾连，并且插槽、插条勾连结构与采样钻头外壁间留有一定的土壤伸缩变形空间20。两个采样钻头1、2及连接插条14、15先后插入土壤时，因土壤伸缩变形空间20的存在，可减小封闭结构土壤变形空间不足而导致的摩擦力持续增大效应，便于后续采样钻头和插条的顺利插入。

如图4所示，螺帽18外焊接有手柄19，该螺帽可与图1所示连接杆6、7并齐时形成的螺栓套合。

本发明的工作流程为：取半圆弧采样钻头1，对准需采样位置，手压手柄8或锤击砧块12，使采样钻头1到达预定土壤深度；取连接插条14、15，分别插入半圆弧采样钻头1两侧的插槽3中，按压或锤击手柄16、17，使连接插条到达采样钻头1同样深度；取半圆弧采样钻头2，将钻头两侧插槽4套入连接插条14、15结构中，按压手柄9或锤击砧块13，使半圆弧采样钻头2到达采样钻头1同样深度；取螺帽18，借助手柄19，旋入手柄6、7上的由螺纹10、11合并形成的螺杆中；借助手柄8、9及手柄16、17，拔出连接在一起的采样钻头1、2和连接插条14、15；然后旋出螺帽18，并利用手柄16、17先后抽出连接插条14、15；最后分离半圆弧采样钻头1、2，根据采样要求分层取样封装，即可完成一个点位的土壤样品采集。

与圆管状钻头相比，本发明采样钻头1、2的半圆弧敞开结构，以及在土壤取样过程中所采用的两个采样钻头1、2先后插入土壤的方案，较大程度上避免了圆管状钻头在插入土壤过程中因摩擦力和压力而导致的土样在有限封闭管内发生的不断压实效应，对土样扰动较小；此外，采样钻头拔出后，抽出连接插条14、15，即可直接分离两个采样钻头，便于土样从采样钻头中取出，并避免土样从钻头取出过程中圆管状钻头所产生的二次扰动，所采土样可较好保持土壤原始性状，从而在适用土壤类型方面受限更小，沙性土壤和粘性土壤均可适用。与圆槽状钻头相比，本发明采样钻头1、2以及连接插条14、15在先后插入土壤后，形成封闭结构，从而避免了圆槽状钻头多次往复钻入土壤中产生的样品易混杂、定位难以准确的问题。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土壤采样器，其特征在于，包括第一采样钻头(1)、第二采样钻头(2)、第一插槽(3)、第二插槽(4)、第一连接杆(6)、第二连接杆(7)、第一手柄(8)、第二手柄(9)、第一紧固件(10)、第二紧固件(11)、第一连接插条(14)和第二连接插条(15)；

所述第一采样钻头(1)的两侧设置有第一插槽(3)，所述第一采样钻头(1)底端与第一连接杆(6)的一端连接，且所述第一采样钻头(1)和所述第一连接杆(6)同轴；

所述第二采样钻头(2)的两侧设置有第二插槽(4)；所述第二采样钻头(2)底端与第二连接杆(7)的一端连接，且所述第二采样钻头(2)和所述第二连接杆(7)同轴；

在所述第一连接杆(6)上设置有所述第一手柄(8)，在所述第一连接杆(6)上且位于另一端与所述第一手柄(8)之间处设置有第一紧固件(10)；

在所述第二连接杆(7)上设置有所述第二手柄(9)，在所述第二连接杆(7)上且位于另一端与所述第二手柄(9)之间处设置有第二紧固件(11)；

所述第一连接插条(14)用于与所述第一插槽(3)相互勾连，所述第二连接插条(15)用于与所述第二插槽(4)相互勾连，使得第一采样钻头(1)和所述第二采样钻头(2)紧密相接且可沿插槽相互抽动。

2.如权利要求1所述的土壤采样器，其特征在于，所述第一采样钻头(1)和所述第二采样钻头(2)均为半圆弧形结构；当两个半圆弧采样钻头相向并在一起时，采用第一连接插条(14)和第二连接插条(15)从两侧插槽处插入，将两个半圆弧形采样钻头连接起来，形成完整的圆筒形状。

3.根据权利要求2所述的土壤采样器，其特征在于，所述第一连接杆(6)和第二连接杆(7)均为半圆柱形结构；所述第一采样钻头(1)底端通过半圆锥台与第一连接杆(6)的一端连接；且所述半圆锥台与所述第一采样钻头(1)和所述第一连接杆(6)同轴；

所述第二采样钻头(2)底端通过半圆锥台与第二连接杆(7)的一端连接；且所述半圆锥台与所述第二采样钻头(2)和所述第二连接杆(7)同轴。

4.如权利要求3所述的土壤采样器，其特征在于，所述第一手柄(8)和所述第二手柄(9)的位置不妨碍连接插条的插拔。

5.如权利要求3所述的土壤采样器，其特征在于，所述第一紧固件(10)和所述第二紧固件(11)均为螺纹结构，当第一连接杆(6)和第二连接杆(7)相向并齐在一起时，螺纹结构对在一起形成螺栓，并可与螺帽(18)配套。

6.如权利要求5所述的土壤采样器，其特征在于，所述螺帽(18)外壁焊接有第五手柄(19)，便于螺帽在螺杆上手动旋拧。

7.如权利要求1-6任一项所述的土壤采样器，其特征在于，所述土壤采样器还包括第一砧块(12)和第二砧块(13)，所述第一砧块(12)设置在所述第一连接杆(6)另一端，所述第二砧块(13)设置在所述第二连接杆(7)的另一端；所述第一砧块(12)和所述第二砧块(13)用于在采样时辅以锤击使钻头插入土壤。

8.如权利要求7所述的土壤采样器，其特征在于，所述第一砧块(12)和所述第二砧块(13)均为圆台状且与连接杆同轴，其尺寸小于连接杆横截面，不妨碍螺帽套接连接杆。

9.如权利要求1-8任一项所述的土壤采样器，其特征在于，在所述第一连接插条(14)的任意一端设有第三手柄(16)，用于所述第一连接插条(14)的顺利插拔；在所述第二连接插条(15)的任意一端设有第四手柄(17)，用于所述第二连接插条(15)的顺利插拔。

10.如权利要求1-9任一项所述的土壤采样器，其特征在于，插条与插槽形成的勾连结构与采样钻头外壁间留有一定的土壤伸缩变形空间(20)，便于两个采样钻头及插条先后插入土壤时后续采样钻头和插条的顺利插入。