一种水文地质勘察用土壤取样设备的制作方法

1.本发明涉及水文地质领域，尤其涉及一种水文地质勘察用土壤取样设备。


背景技术：

2.在对地质勘探采样过程中，其中对沼泽地质的勘探存在比较明显的困难，由于自然条件的限制，沼泽地存在类似于气泡一样的高于水面存在的土包，此种沼泽地貌的土壤中含有大量生物群落，用于科学研究。
3.但由于高于水面部分的上层土壤属于相对干燥，水面之下的土壤比较湿润，并且上层土壤还会长有丰富的植被，植被和土壤难以分离，并且取样点周围自然环境降低破坏的情况下，对水面下的泥浆部分取样和收集均存在困难，以及在对沼泽地取样过程中，湿润的土壤会粘附在取样工具的外侧，对后续后取样工作带来麻烦。
4.综上，需要研发一种水文地质勘察用土壤取样设备，来克服上述问题。


技术实现要素：

5.为了克服上层土壤属于相对干燥，下层土壤比较湿润，并且上层土壤的植被和土壤难以分离，对水面下的泥浆部分取样和收集均存在困难的缺点，本发明提供一种水文地质勘察用土壤取样设备。
6.技术方案如下：一种水文地质勘察用土壤取样设备，包括有顶板、横梁和安装扣；还包括有上层取样单元、分流单元、下层取样单元和旋转出样单元；顶板左部和右部各固接有一个横梁；两个横梁上各固接有一个安装扣；顶板下表面连接有用于对沼泽地里上层土壤取样的上层取样单元；顶板左部和右部连接有用于对上层土壤中土壤与植被分离的分流单元；顶板上表面前部连接有用于对沼泽地里下层湿润泥浆取样的下层取样单元；下层取样单元下部连接有用于将泥浆样品取出的旋转出样单元。
7.进一步地，上层取样单元包括有第一电动滑轨、横板、第一电动执行器、第一u形架、铲土舱和封口板；顶板下表面前部和下表面后部各安装有两个第一电动滑轨；两个第一电动滑轨左部和右部各通过电动滑块滑动连接有一个横板；两个横板下表面前部和下表面后部各安装有一个第一电动执行器；左方的两个第一电动执行器伸缩部下端和右方的两个第一电动执行器伸缩部下端各固接有一个第一u形架；两个第一u形架下部各固接有一个用于对沼泽地上层土壤取样的铲土舱；两个铲土舱相向侧各转动连接有一个封口板，并且封口板位于铲土舱内侧的横槽的位置。
8.进一步地，铲土舱中部开有横槽，并且下部开有多个滤水槽，用于取到的沼泽地上层土壤多余水分的沥除。
9.进一步地，封口板与铲土舱之间设置有扭力弹簧，并且扭力弹簧两端分别与铲土舱和封口板连接，用于封口板对横槽的封堵。
10.进一步地，分流单元包括有第二u形架、第三u形架、第二电动滑轨、第一连杆、l形架和插板；顶板左部和右部各固接有一个第二u形架；顶板左部和右部各固接有一个第三u
形架，并且两个第三u形架位于两个第二u形架之间；左方的第二u形架下部和第三u形架下部各安装有两个第二电动滑轨；右方的第二u形架下部和第三u形架下部各安装有另外两个第二电动滑轨；左方的两个第二电动滑轨通过电动滑块滑动连接有一个第一连杆；右方的两个第二电动滑轨通过电动滑块滑动连接有另一个第一连杆；两个第一连杆上表面前部和上表面后部各固接有一个l形架；左方的两个l形架和右方的两个l形架相向侧各固接有用于将土壤与植被分离的插板；并且两个插板相向侧上均设置有楔形部。
11.进一步地，插板上开有多个滤水的间隙，并且相邻间隙间设置有多个用于拉动植被根系部分的钉刺部。
12.进一步地，下层取样单元包括有第一支板、h形架、第四u形架、旋钮、安装板、第三电动滑轨、转动架、储料管、第二支板、第二电动执行器、衔接板、第二连杆和封口块；顶板上表面前部固接有两个第一支板；两个第一支板下表面前部固接有一个h形架；h形架下表面固接有第四u形架；第四u形架下部转动连接有两个用于对角度调节的旋钮；两个旋钮相向侧固接有安装板；安装板内侧安装有两个第三电动滑轨；两个第三电动滑轨通过电动滑块滑动连接有转动架；转动架中部转动连接有储料管；转动架前部设置有第一支部；转动架后部设置有第二支部；转动架连接旋转出样单元；储料管内部固接有第二支板；储料管滑动连接有旋转出样单元；第二支板上安装有第二电动执行器；第二电动执行器伸缩部上端固接有衔接板；衔接板右部固接有第二连杆；第二连杆与第二支板滑动连接；第二连杆下部固接有用于对沼泽地下层泥浆取样后封口的封口块，并且封口块上开有九个用于对泥浆样品的多余水分滤出的导流孔。
13.进一步地，安装板上部开有通孔，储料管下部设置为斜口，用于插入到沼泽地下层泥浆内。
14.进一步地，第二支板上开有两个气孔，用于封口块承载泥浆后储料管内气体疏导。
15.进一步地，旋转出样单元包括有第三电动执行器、环形刮刀、l形板、第一齿轮、丝杆和第二齿轮；转动架前部的第一支部下表面安装有第三电动执行器；储料管外表面滑动连接环形刮刀；第三电动执行器伸缩部下端与环形刮刀前部的第三支部上表面固接；环形刮刀上部固接有l形板；储料管外表面上部固接有第一齿轮；转动架后部的第二支部转动连接有丝杆；丝杆上部固接有第二齿轮；第二齿轮与第一齿轮啮合；l形板上部与丝杆旋接。
16.本发明的有益效果：
17.1、本发明通过对沼泽地里上层土壤和下层土壤进行分次取样，能有效分离上层土壤样品里的植被和土壤，并且通过对倾斜的方式对下层土壤取样，能对沼泽地的下层泥浆进行收集，可以减少取样地点的自然环境的破坏。
18.2、本发明通过设置插板的钉刺部，有效解决在插板扎入到植被根部与土壤之间后，钉刺部勾住植被，在插板运动的时候，同步带动植被一起运动，将植被上的土壤抖落。
19.3、本发明通过倾斜设置储料管，使得储料管在对沼泽地下层土壤的泥浆取样时，泥浆能进入到储料管内。
附图说明
20.图1为本发明的第一种立体结构示意图；
21.图2为本发明的第二种立体结构示意图；
22.图3为本发明的左视图；
23.图4为本发明的上层取样单元立体结构示意图；
24.图5为本发明的上层取样单元部分立体结构示意图；
25.图6为本发明的第一种组合立体结构示意图；
26.图7为本发明的分流单元第一种部分立体结构示意图；
27.图8为本发明的分流单元第二种部分立体结构示意图；
28.图9为本发明的第二种组合立体结构示意图；
29.图10为本发明的下层取样单元立体结构示意图；
30.图11为本发明的下层取样单元部分剖视结构示意图；
31.图12为本发明的旋转出样单元立体结构示意图。
32.附图标记说明：1-顶板，2-横梁，3-安装扣，101-第一电动滑轨，102-横板，103-第一电动执行器，104-第一u形架，105-铲土舱，106-封口板，105a-横槽，105b-滤水槽，201-第二u形架，202-第三u形架，203-第二电动滑轨，204-第一连杆，205-l形架，206-插板，206a-楔形部，206b-钉刺部，301-第一支板，302-h形架，303-第四u形架，304-旋钮，305-安装板，306-第三电动滑轨，307-转动架，308-储料管，309-第二支板，3010-第二电动执行器，3011-衔接板，3012-第二连杆，3013-封口块，305a-通孔，307a-第一支部，307b-第二支部，308a-斜口，309a-气孔，3013a-导流孔，401-第三电动执行器，402-环形刮刀，403-l形板，404-第一齿轮，405-丝杆，406-第二齿轮，402a-第三支部。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明进一步地进行说明。
34.本发明实施例中，第一电动执行器103、第二电动执行器3010和第三电动执行器401为电动推杆。
35.实施例1
36.一种水文地质勘察用土壤取样设备，根据图1-3所示，包括有顶板1、横梁2和安装扣3；还包括有上层取样单元、分流单元、下层取样单元和旋转出样单元；顶板1左部和右部各螺栓连接有一个横梁2；两个横梁2上各固接有一个安装扣3；顶板1下表面连接有上层取样单元；顶板1左部和右部连接有分流单元；顶板1上表面前部连接有下层取样单元；下层取样单元下部连接有旋转出样单元。
37.在使用一种水文地质勘察用土壤取样设备前，以下简称土壤取样设备，首先操作人员将顶板1通过两个横梁2和两个安装扣3安装在沼泽车上，并连通车上电源，接着将沼泽车开到需要取样的位置上，接着上层取样单元对取样地点进行上层土壤的采样，而后通过分流单元对上层取样单元进行附带的杂物刮除，再是将上层取样单元转移到样品存储的位置上，分流单元对样品中的土壤和植被进行分开，样品储存位置收集土壤样品，再是下层取样单元对取样地点的下层泥浆进行取样，将下层取样单元转移到样品存储的位置上，旋转出样单元开始运转将下层取样单元内的泥浆导出，最后再将上层取样单元中的植被放回取样地点的位置上；本发明通过对沼泽地里上层土壤和下层土壤进行分次取样，能有效分离上层土壤样品里的植被和土壤，并且通过对倾斜的方式对下层土壤取样，能对沼泽地的下层泥浆进行收集，减少取样地点的自然环境破坏。
38.实施例2
39.在实施例1的基础上，根据图1和图4-12所示，上层取样单元包括有第一电动滑轨101、横板102、第一电动执行器103、第一u形架104、铲土舱105和封口板106；顶板1下表面前部和下表面后部各安装有两个第一电动滑轨101；两个第一电动滑轨101左部和右部各通过电动滑块滑动连接有一个横板102；两个横板102下表面前部和下表面后部各安装有一个第一电动执行器103；左方的两个第一电动执行器103伸缩部下端和右方的两个第一电动执行器103伸缩部下端各固接有一个第一u形架104；两个第一u形架104下部各螺栓连接有一个铲土舱105；两个铲土舱105相向侧各转动连接有一个封口板106，并且封口板106位于铲土舱105内侧的横槽105a的位置。
40.铲土舱105中部开有横槽105a，并且下部开有多个滤水槽105b，封口板106与铲土舱105之间设置有扭力弹簧，并且扭力弹簧两端分别与铲土舱105和封口板106连接。
41.分流单元包括有第二u形架201、第三u形架202、第二电动滑轨203、第一连杆204、l形架205和插板206；顶板1左部和右部各螺栓连接有一个第二u形架201；顶板1左部和右部各螺栓连接有一个第三u形架202，并且两个第三u形架202位于两个第二u形架201之间；左方的第二u形架201下部和第三u形架202下部安装有两个第二电动滑轨203；右方的第二u形架201下部和第三u形架202下部安装有另外两个第二电动滑轨203；左方的两个第二电动滑轨203通过电动滑块滑动连接有一个第一连杆204；右方的两个第二电动滑轨203通过电动滑块滑动连接有另一个第一连杆204；两个第一连杆204上表面前部和上表面后部各焊接有一个l形架205；左方的两个l形架205和右方的两个l形架205相向侧各螺栓连接有插板206；并且两个插板206相向侧上均设置有楔形部206a。
42.插板206上开有多个滤水的间隙，并且相邻间隙间设置有多个钉刺部206b。
43.上层土壤取样过程：首先将沼泽车转移到取样点附近，接着启动第一电动执行器103，四个第一电动执行器103伸长带动两个第一u形架104往下运动，两个第一u形架104带动铲土舱105往下运动，待两个铲土舱105铲到取样点上层的土壤内，直到两个铲土舱105的横槽105a靠近到土壤时，关闭四个第一电动执行器103，接着左方的横板102和右方的横板102通过滑块在两个第一电动滑轨101往相互靠近的方向运动，同步带动两个铲土舱105往相互靠近的方向运动，直到两个铲土舱105扣合在一起，此时两个铲土舱105内已取到土壤样品，此时，土壤样品中多余的水分会通过两个铲土舱105上的滤水槽105b，流回取样点，两个横板102停止运动，接着启动四个第一电动执行器103，四个第一电动执行器103收缩，同步带动两个铲土舱105往上运动，当铲土舱105的横槽105a高于插板206后，此时两个第一连杆204通过滑块往相互靠近的方向运动，两个第一连杆204各带动两个l形架205往相互靠近的方向运动，同步带动两个插板206的楔形部206a接触到铲土舱105的外侧斜面上，随着两个铲土舱105往上运动，两个插板206往相互靠近的方向运动，两个插板206的楔形部206a实现将两个铲土舱105外侧的残留的土壤刮除，待两个铲土舱105外侧的残留的土壤刮除后，四个第一电动执行器103伸长，同步带动两个铲土舱105往下运动，直到两个铲土舱105的横槽105a与两个插板206齐平时，关闭四个第一电动执行器103伸长，同时两个第一连杆204往相互远离的方向运动，直到两个插板206不与两个铲土舱105接触时，两个第一连杆204停止运动，待两个插板206与两个铲土舱105的横槽105a齐平时，两个第一连杆204往相互靠近的方向运动，同步带动两个插板206往相互靠近的方向运动，同时，两个插板206插入到两个铲
土舱105的横槽105a内，并将两个封口板106向内顶开，实现两个插板206插入两个铲土舱105内，两个插板206从铲土舱105内土壤样品的植被根部插入，而后将两个铲土舱105转移到样品存储的位置上。
44.土壤与植被分离过程：待两个铲土舱105到达样品储存位置上方时，两个横板102往相互远离的方向运动，同步带动两个铲土舱105往相互远离的方向运动，此时，两个铲土舱105内的土壤样品部分进入到样品存储位置上，接着两个第一连杆204在两个第二电动滑轨203来回往复移动，同步带动两个插板206来回往复运动，两个插板206通过钉刺部206b带动植被抖动，将植被上粘附的土壤抖落，直到收集了足够的土壤样品后，将铲土舱105转移到取样点上方，两个插板206从两个铲土舱105的横槽105a内退出，此时两个封口板106在扭力弹簧的作用下进行翻转，将两个铲土舱105的横槽105a封住，同时两个铲土舱105内的植被沿着斜面落回取样点。
45.下层取样单元包括有第一支板301、h形架302、第四u形架303、旋钮304、安装板305、第三电动滑轨306、转动架307、储料管308、第二支板309、第二电动执行器3010、衔接板3011、第二连杆3012和封口块3013；顶板1上表面前部螺栓连接有两个第一支板301；两个第一支板301下表面前部螺栓连接有一个h形架302；h形架302下表面螺栓连接有第四u形架303；第四u形架303下部转动连接有两个旋钮304；两个旋钮304相向侧固接有安装板305；安装板305内侧安装有两个第三电动滑轨306；两个第三电动滑轨306通过电动滑块滑动连接有转动架307；转动架307中部转动连接有储料管308；转动架307前部设置有第一支部307a；转动架307后部设置有第二支部307b；转动架307连接旋转出样单元；储料管308内部焊接有第二支板309；储料管308滑动连接有旋转出样单元；第二支板309上安装有第二电动执行器3010；第二电动执行器3010伸缩部上端固接有衔接板3011；衔接板3011右部焊接有第二连杆3012；第二连杆3012与第二支板309滑动连接；第二连杆3012下部焊接有封口块3013，并且封口块3013上开有九个导流孔3013a。
46.安装板305上部开有通孔305a，储料管308下部设置为斜口308a，第二支板309上开有两个气孔309a。
47.旋转出样单元包括有第三电动执行器401、环形刮刀402、l形板403、第一齿轮404、丝杆405和第二齿轮406；转动架307前部的第一支部307a下表面安装有第三电动执行器401；储料管308外表面滑动连接环形刮刀402；第三电动执行器401伸缩部下端与环形刮刀402前部的第三支部402a上表面固接；环形刮刀402上部焊接有l形板403；储料管308外表面上部固接有第一齿轮404；转动架307后部的第二支部307b转动连接有丝杆405；丝杆405上部固接有第二齿轮406；第二齿轮406与第一齿轮404啮合；l形板403上部与丝杆405旋接。
48.下层土壤取样过程：待取样点的上层土壤取走后，将下层取样单元转移到取样点上方，操作人员通过转动两个旋钮304，用以调整安装板305的角度，待角度调整完成后，转动架307通过两个滑块在两个第三电动滑轨306上移动，转动架307带动储料管308移动，储料管308倾斜着插入到取样点中，接着启动第二电动执行器3010，第二电动执行器3010收缩带动衔接板3011传动第二连杆3012移动，第二连杆3012带动封口块3013移动，使得封口块3013离开储料管308的斜口308a位置，取样点的下层土壤内的泥浆会从封口块3013和储料管308的间隙内，进入到储料管308内，待收集到足够的土壤样品之后，第二电动执行器3010伸长，同步带动封口块3013将储料管308的斜口308a封住，泥浆中多余的水分从封口块3013
的导流孔3013a内流出，接着转动架307反向移动，同步带动储料管308往上运动，直到第二连杆3012穿过安装板305的通孔305a后，转动架307接触到安装板305后，转动架307停止移动，接着将下层取样单元转移到样品存储的位置上方。
49.下层土壤卸料过程：当储料管308倾斜着到达样品存储位置上方后，接着，启动第三电动执行器401，第三电动执行器401伸长带动环形刮刀402在储料管308的外表面移动，实现环形刮刀402将储料管308外表面残留的取样土壤进行刮除，使得被刮下的土壤进入到土壤样品的存储位置，同时由于l形板403与传动丝杆405不自锁，环形刮刀402带动l形板403传动丝杆405转动，丝杆405带动第二齿轮406传动第一齿轮404转动，第一齿轮404带动储料管308转动，储料管308带动第二支板309传动第二电动执行器3010转动，第二电动执行器3010带动衔接板3011传动第二连杆3012转动，第二连杆3012带动封口块3013转动，使得储料管308的斜口308a由原先的朝上转动为朝向下方的土壤样品存储位置，关闭第三电动执行器401，接着启动第二电动执行器3010，第二电动执行器3010收缩，同步带动封口块3013离开储料管308的斜口308a位置，使得储料管308的泥浆从封口块3013与储料管308之间的位置转移出来，并收集在样品存储位置上，关闭第二电动执行器3010。
50.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种水文地质勘察用土壤取样设备，包括有顶板、横梁和安装扣；其特征在于，还包括有上层取样单元、分流单元、下层取样单元和旋转出样单元；顶板左部和右部各固接有一个横梁；两个横梁上各固接有一个安装扣；顶板下表面连接有用于对沼泽地里上层土壤取样的上层取样单元；顶板左部和右部连接有用于对上层土壤中土壤与植被分离的分流单元；顶板上表面前部连接有用于对沼泽地里下层湿润泥浆取样的下层取样单元；下层取样单元下部连接有用于将泥浆样品取出的旋转出样单元。2.根据权利要求1所述的一种水文地质勘察用土壤取样设备，其特征在于，上层取样单元包括有第一电动滑轨、横板、第一电动执行器、第一u形架、铲土舱和封口板；顶板下表面前部和下表面后部各安装有两个第一电动滑轨；两个第一电动滑轨左部和右部各通过电动滑块滑动连接有一个横板；两个横板下表面前部和下表面后部各安装有一个第一电动执行器；左方的两个第一电动执行器伸缩部下端和右方的两个第一电动执行器伸缩部下端各固接有一个第一u形架；两个第一u形架下部各固接有一个用于对沼泽地上层土壤取样的铲土舱；两个铲土舱相向侧各转动连接有一个封口板，并且封口板位于铲土舱内侧的横槽的位置。3.根据权利要求2所述的一种水文地质勘察用土壤取样设备，其特征在于，铲土舱中部开有横槽，并且下部开有多个滤水槽，用于取到的沼泽地上层土壤多余水分的沥除。4.根据权利要求2所述的一种水文地质勘察用土壤取样设备，其特征在于，封口板与铲土舱之间设置有扭力弹簧，并且扭力弹簧两端分别与铲土舱和封口板连接，用于封口板对横槽的封堵。5.根据权利要求2所述的一种水文地质勘察用土壤取样设备，其特征在于，分流单元包括有第二u形架、第三u形架、第二电动滑轨、第一连杆、l形架和插板；顶板左部和右部各固接有一个第二u形架；顶板左部和右部各固接有一个第三u形架，并且两个第三u形架位于两个第二u形架之间；左方的第二u形架下部和第三u形架下部各安装有两个第二电动滑轨；右方的第二u形架下部和第三u形架下部各安装有另外两个第二电动滑轨；左方的两个第二电动滑轨通过电动滑块滑动连接有一个第一连杆；右方的两个第二电动滑轨通过电动滑块滑动连接有另一个第一连杆；两个第一连杆上表面前部和上表面后部各固接有一个l形架；左方的两个l形架和右方的两个l形架相向侧各固接有用于将土壤与植被分离的插板；并且两个插板相向侧上均设置有楔形部。6.根据权利要求5所述的一种水文地质勘察用土壤取样设备，其特征在于，插板上开有多个滤水的间隙，并且相邻间隙间设置有多个用于拉动植被根系部分的钉刺部。7.根据权利要求5所述的一种水文地质勘察用土壤取样设备，其特征在于，下层取样单元包括有第一支板、h形架、第四u形架、旋钮、安装板、第三电动滑轨、转动架、储料管、第二支板、第二电动执行器、衔接板、第二连杆和封口块；顶板上表面前部固接有两个第一支板；两个第一支板下表面前部固接有一个h形架；h形架下表面固接有第四u形架；第四u形架下部转动连接有两个用于对角度调节的旋钮；两个旋钮相向侧固接有安装板；安装板内侧安装有两个第三电动滑轨；两个第三电动滑轨通过电动滑块滑动连接有转动架；转动架中部转动连接有储料管；转动架前部设置有第一支部；转动架后部设置有第二支部；转动架连接旋转出样单元；储料管内部固接有第二支板；储料管滑动连接有旋转出样单元；第二支板上安装有第二电动执行器；第二电动执行器伸缩部上端固接有衔接板；衔接板右部固接有第
二连杆；第二连杆与第二支板滑动连接；第二连杆下部固接有用于对沼泽地下层泥浆取样后封口的封口块，并且封口块上开有九个用于对泥浆样品的多余水分滤出的导流孔。8.根据权利要求7所述的一种水文地质勘察用土壤取样设备，其特征在于，安装板上部开有通孔，储料管下部设置为斜口，用于插入到沼泽地下层泥浆内。9.根据权利要求7所述的一种水文地质勘察用土壤取样设备，其特征在于，第二支板上开有两个气孔，用于封口块承载泥浆后储料管内气体疏导。10.根据权利要求7所述的一种水文地质勘察用土壤取样设备，其特征在于，旋转出样单元包括有第三电动执行器、环形刮刀、l形板、第一齿轮、丝杆和第二齿轮；转动架前部的第一支部下表面安装有第三电动执行器；储料管外表面滑动连接环形刮刀；第三电动执行器伸缩部下端与环形刮刀前部的第三支部上表面固接；环形刮刀上部固接有l形板；储料管外表面上部固接有第一齿轮；转动架后部的第二支部转动连接有丝杆；丝杆上部固接有第二齿轮；第二齿轮与第一齿轮啮合；l形板上部与丝杆旋接。

技术总结
本发明涉及水文地质领域，尤其涉及一种水文地质勘察用土壤取样设备。技术问题如下：上层土壤属于相对干燥，下层土壤比较湿润，并且上层土壤的植被和土壤难以分离，对水面下的泥浆部分取样和收集均存在困难。技术方案如下：一种水文地质勘察用土壤取样设备，包括有下层取样单元和旋转出样单元等；下层取样单元下部连接有用于将泥浆样品取出的旋转出样单元。本发明通过对沼泽地里上层土壤和下层土壤进行分次取样，能有效分离上层土壤样品里的植被和土壤，并且通过对倾斜的方式对下层土壤取样，能对沼泽地的下层泥浆进行收集，减少取样地点的自然环境的破坏。的自然环境的破坏。的自然环境的破坏。


技术研发人员：丁武保 刘学友 潘德民 高彩凤 丁语馨 管显升 宋国梁 李浩 刘伟
受保护的技术使用者：青岛地质工程勘察院（青岛地质勘查开发局）
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8