一种高寒地区土壤原位采集装置及操作方法

本发明属于取土装置领域，具体涉及一种高寒地区土壤原位采集装置。

背景技术：

1、冻土在高寒地区分布广泛，由于冻土的永冻层基本保持冻结状态，能够较好的保持历史早期的土壤成分和微生物样本，具有很高的科研价值。

2、并且高寒地区的低温使得分解有机碳的微生物总数较少，植物在凋亡后无法有效分解，使得土壤中泥炭含量高，而泥炭天然具有优良的保水性，因此冻土中冻结的冰含量高，土壤硬、脆，使用取样筒对冻土取土时土样由于挤压容易脆断、碎裂，土壤结构遭到破坏，另外破碎土样中一些挥发性物质容易耗散，而通常高寒地区海拔高、气压低，更加剧了这种耗散程度，使得土样的研究价值降低。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高寒地区土壤原位采集装置及操作方法，能够保持冻土取样的完整性，保持土样的研究价值。

2、本发明采用的具体技术方案是：

3、一种高寒地区土壤原位采集装置，包括取样筒及驱动取样筒旋转的驱动装置，所述的取样筒包括内筒及外筒，所述的内筒及外筒下端设置有破土用的齿牙，所述的内筒与外筒之间设置有环形的排土间隙，所述的驱动装置与外筒形成驱动连接，所述的内筒下端设置有固定卡环，所述的固定卡环上设置有连接臂，所述的内筒借助连接臂与外筒形成可拆卸的卡接配合，所述的外筒的内侧壁还固定设置有用于将排土间隙内的土壤排出的排土螺片。

4、所述的外筒的内侧壁下端设置卡接机构，所述的卡接机构包括围绕外筒内壁设置的限位环及设置在限位环下侧的限位凸块，所述限位凸块推顶连接臂使得内筒随外筒旋转。

5、所述的限位凸块前侧面与连接臂形成抵接，限位凸块的后侧面设置有楔状的提升斜块，所述的提升斜块与限位环之间形成夹持连接臂的拔筒槽。

6、所述的连接臂上设置有碎土铲，所述的连接臂上设置有连接滑槽，所述的连接滑槽内设置有连接滑块，所述的碎土铲呈倾斜的片状结构连接在连接滑块的下侧，所述碎土铲借助连接滑块具有沿连接臂方向平移的自由度。

7、所述的外筒的限位环的内圈侧还设置有凸起的呈楔形的切断顶块，所述连接臂滑动到拔筒槽内后，所述的连接滑块在切断顶块的推顶下向内筒的内环侧伸出并对内筒中的土壤样芯环切，便于土壤样芯的离断。

8、所述的驱动装置为设置在外筒侧壁上的手持把手，所述手持把手与外筒呈t型结构，或者，所述的驱动装置为旋转钻机，所述旋转钻机的旋转轴与外筒固定连接。

9、所述的高寒地区土壤原位采集装置的使用方法，包括如下步骤：

10、s1.选定取土位置并将内筒放置到取土位置，将内筒的连接滑块手动拨到连接滑槽的外侧端部，将外筒套装到内筒外侧，所述的排土螺片的内环侧抱紧内筒的外侧壁；

11、s2.驱动外筒顺时针旋转并向地面按压，内筒上的连接臂借助外筒上的卡接机构同步旋转，外筒及内筒下侧的齿牙将土壤划开，排土螺片随着外筒的旋转将内筒、外筒之间借助碎土铲铲起的土壤排出，从而形成围绕土壤样芯的环状空腔，土壤样芯随着内筒下降而套装在内筒的内腔之中；

12、s3.待内筒下压并套装土壤样芯到所需深度后，反转外筒，使得连接臂滑动到拔筒槽内后，切断顶块推挤连接滑块使得碎土铲插入到土样样芯的根部，继续反转外筒，使得碎土铲在土样样芯的根部环切形成切槽；

13、s4.向上拔出外筒，借助连接臂托起内筒，而碎土铲伸入到内筒的内腔之中，借助碎土铲对土壤样芯的承托力以及内筒的摩擦阻力，使得土壤样芯从根部环切的薄弱处离断，完成土壤样芯的原位采集。

14、步骤s2中外筒排土的方法为，在需要排土时，将外筒提起至卡接机构的限位凸块与内筒的连接臂分离，随后顺时针旋转外筒，此时内筒静止，土壤沿着排土螺片及内筒的外壁被送出排土间隙，当排土结束后，重新向下按压外筒至卡接机构重新与内筒连接，顺时针旋转并按压外筒，继续挖掘过程。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明采用内外筒套装形成排土间隙，并通过排土螺片将间隙中的土壤挖空，形成柱状的土壤样芯，较小了对土壤样芯的挤压，减少碎裂发生的概率，另外排土过程由外筒完成，内筒旋转时长较短，对土壤样芯的摩擦少，减小对土壤样芯的破坏，保护土壤样芯的研究价值。

技术特征：

1.一种高寒地区土壤原位采集装置，包括取样筒及驱动取样筒旋转的驱动装置，其特征在于：所述的取样筒包括内筒(1)及外筒(2)，所述的内筒(1)及外筒(2)下端设置有破土用的齿牙，所述的内筒(1)与外筒(2)之间设置有环形的排土间隙(3)，所述的驱动装置与外筒(2)形成驱动连接，所述的内筒(1)下端设置有固定卡环(4)，所述的固定卡环(4)上设置有连接臂(5)，所述的内筒(1)借助连接臂(5)与外筒(2)形成可拆卸的卡接配合，所述的外筒(2)的内侧壁还固定设置有用于将排土间隙(3)内的土壤排出的排土螺片(6)。

2.根据权利要求1所述的一种高寒地区土壤原位采集装置，其特征在于：所述的外筒(2)的内侧壁下端设置卡接机构，所述的卡接机构包括围绕外筒(2)内壁设置的限位环(7)及设置在限位环(7)下侧的限位凸块(8)，所述限位凸块(8)推顶连接臂(5)使得内筒(1)随外筒(2)旋转。

3.根据权利要求2所述的一种高寒地区土壤原位采集装置，其特征在于：所述的限位凸块(8)前侧面与连接臂(5)形成抵接，限位凸块(8)的后侧面设置有楔状的提升斜块(9)，所述的提升斜块(9)与限位环(7)之间形成夹持连接臂(5)的拔筒槽。

4.根据权利要求3所述的一种高寒地区土壤原位采集装置，其特征在于：所述的连接臂(5)上设置有碎土铲(10)，所述的连接臂(5)上设置有连接滑槽(11)，所述的连接滑槽(11)内设置有连接滑块(12)，所述的碎土铲(10)呈倾斜的片状结构连接在连接滑块(12)的下侧，所述碎土铲(10)借助连接滑块(12)具有沿连接臂(5)方向平移的自由度。

5.根据权利要求4所述的一种高寒地区土壤原位采集装置，其特征在于：所述的外筒(2)的限位环(7)的内圈侧还设置有凸起的呈楔形的切断顶块(13)，所述连接臂(5)滑动到拔筒槽内后，所述的连接滑块(12)在切断顶块(13)的推顶下向内筒(1)的内环侧伸出并对内筒(1)中的土壤样芯环切，便于土壤样芯的离断。

6.根据权利要求1所述的一种高寒地区土壤原位采集装置，其特征在于：所述的驱动装置为设置在外筒(2)侧壁上的手持把手，所述手持把手与外筒(2)呈t型结构，或者，所述的驱动装置为旋转钻机，所述旋转钻机的旋转轴与外筒(2)固定连接。

7.一种如权利要求5所述的高寒地区土壤原位采集装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的高寒地区土壤原位采集装置的使用方法，其特征在于：步骤s2中外筒(2)排土的方法为，在需要排土时，将外筒(2)提起至卡接机构的限位凸块(8)与内筒(1)的连接臂(5)分离，随后顺时针旋转外筒(2)，此时内筒(1)静止，土壤沿着排土螺片(6)及内筒(1)的外壁被送出排土间隙(3)，当排土结束后，重新向下按压外筒(2)至卡接机构重新与内筒(1)连接，顺时针旋转并按压外筒(2)，继续挖掘过程。

技术总结本发明属于取土装置领域，具体涉及一种高寒地区土壤原位采集装置及操作方法，采集装置包括取样筒及驱动取样筒旋转的驱动装置，所述的取样筒包括内筒及外筒及之间设置的环形排土间隙，所述的外筒的内侧壁还固定设置有用于将排土间隙内的土壤排出的排土螺片。本发明采用内外筒套装形成排土间隙，并通过排土螺片将间隙中的土壤挖空，形成柱状的土壤样芯，较小了对土壤样芯的挤压，减少碎裂发生的概率，另外排土过程由外筒完成，内筒旋转时长较短，对土壤样芯的摩擦少，减小对土壤样芯的破坏，保护土壤样芯的研究价值。技术研发人员：甄世军,钱永,郭春艳受保护的技术使用者：中国地质科学院水文地质环境地质研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/20