结构性原状土取样装置及取样方法

摘要

本发明涉及土壤取样装置技术领域，尤其是一种结构性原状土取样装置及取样方法，包括取样杆和取样头，其中，所述取样头由连接头与取样筒活动连接构成，所述取样杆的两端延伸有第一铰接头，所述连接头延伸有第二铰接头，所述第一铰接头和第二铰接头铰接连接，所述第一铰接头和第二铰接头上滑动连接有限位机构，所述取样筒上滑动连接有切削刀，所述取样筒内设置有与切削刀活动连接的驱动机构，所述连接头与取样筒之间设置调控驱动机构的有调节机构，所述切削刀的下端通过加固机构滑动连接在取样筒的外壁上，所述驱动机构活动连接有破障锥，本发明实现了原状土的取样，还能够破除取样时土壤中的障碍，在土壤取样装置技术领域有着广泛的应用前景。

权利要求

1.结构性原状土取样装置，包括取样杆（1）和取样头（2），其特征在于，所述取样头（2）由连接头（201）与取样筒（202）活动连接构成，所述取样杆（1）的两端延伸有第一铰接头（19），所述连接头（201）延伸有第二铰接头（18），所述第一铰接头（19）和第二铰接头（18）铰接连接，所述第一铰接头（19）和第二铰接头（18）上滑动连接有限定取样杆（1）和取样头（2）转动角度的限位机构，所述取样筒（202）上开设有若干呈环形均匀阵列的滑孔（32），各所述滑孔（32）内滑动连接有第一连接杆（34），各所述第一连接杆（34）在取样筒（202）外固定有下端为尖端的切削刀（36），所述取样筒（202）内设置有通过第一连接杆（34）与切削刀（36）活动连接的驱动机构，构成通过驱动机构控制切削刀（36）沿取样筒（202）上下滑动，切削障碍物的结构，所述切削刀（36）的下端通过加固机构滑动连接在取样筒（202）的外壁上，构成通过加固机构在切削刀（36）伸出时限定加固切削刀（36）下端的结构，所述驱动机构活动连接有破障锥（44），所述破障锥（44）固定有一端滑动连接在滑孔（32）内的第二连接杆（45），构成通过驱动机构带动破障锥（44）沿取样筒（202）上下滑动，破除土壤中障碍物的结构，所述连接头（201）与取样筒（202）之间设置调控驱动机构的调节机构，构成通过调控驱动机构移动，实现分别控制切削刀（36）或者破障锥（44）沿取样筒（202）上下滑动的结构。

2.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置，其特征在于，所述取样杆（1）一端的第一铰接头（19）上开设有U型的铰接槽（20），所述第二铰接头（18）在铰接槽（20）内通过铰接轴（21）与第一铰接头（19）铰接连接，所述取样杆（1）另一端的第一铰接头（19）与第二铰接头（18）结构相同，相邻两根所述取样杆（1）的第一铰接头（19）在铰接槽（20）内铰接连接。

3.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置，其特征在于，所述第二铰接头（18）内开设有连通取样头（2）的第一连通孔（22），所述第一铰接头（19）上开设有连通取样杆（1）的第二连通孔（23），所述第一连通孔（22）和第二连通孔（23）相连通。

4.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置，其特征在于，所述限位机构包括限位槽（24）和限位凸起（25），所述限位槽（24）开设在铰接槽（20）的两侧端面上，所述限位凸起（25）固定在第二铰接头（18）靠近铰接槽（20）的两端面上，所述限位凸起（25）滑动连接在限位槽（24）内。

5.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机（17）、支撑轴承（31）、上隔板（27）、连接块（28）和转动轴（26），所述驱动电机（17）为双向电机，所述驱动电机（17）固定在取样头（2）内，所述驱动电机（17）通过导线在取样杆（1）外电线连接有电源和开关，所述驱动电机（17）的输出轴与转动轴（26）固定连接，所述连接块（28）固定在取样头（2）的内侧壁上，所述上隔板（27）通过连接螺栓（29）固定在连接块（28）上，且上隔板（27）靠近驱动电机（17），所述上隔板（27）与连接块（28）之间的连接螺栓（29）外套设有第一弹簧（30），所述支撑轴承（31）的外圈固定在隔板靠近驱动电机（17）的端面上，所述转动轴（26）过盈连接在支撑轴承（31）上，所述转动轴（26）远离驱动电机（17）的一端贯穿上隔板（27），所述转动轴（26）远离驱动电机（17）的一端开设有外螺纹（37），所述第一连接杆（34）固定有连接筒（35），所述连接筒（35）螺纹连接在外螺纹（37）上，所述上隔板（27）上固定有限位柱（40），所述限位柱（40）外套设有第二弹簧（41），所述限位柱（40）的一端贯穿第一连接杆（34），所述转动轴（26）远离驱动电机（17）的一端固定有与限位柱（40）相对应的挡板（42），所述连接筒（35）远离驱动电机（17）的一端固定有缓冲圈（43）。

6.根据权利要求5所述的结构性原状土取样装置，其特征在于，所述转动轴（26）的轴心开设有驱动孔（48），所述驱动孔（48）的内侧壁上固定有卡接头（50），所述破障锥（44）的一端开设有螺旋槽（49）以及与螺旋槽（49）相连通的环形槽（51），所述卡接头（50）滑动连接在环形槽（51）内，所述滑孔（32）下方的取样筒（202）内固定有下隔板（52），所述破障锥（44）贯穿下隔板（52），所述第二连接杆（45）与下隔板（52）上固定有第三弹簧（55）。

7.根据权利要求5或6所述的结构性原状土取样装置，其特征在于，所述滑孔（32）的两侧壁上开设有定位滑槽（33），所述第一连接杆（34）靠近滑孔（32）两侧壁的端面上开设有第一滚动槽（38），所述第一滚动槽（38）内设置有第一滚珠（39），所述第一滚珠（39）滑动连接在定位滑槽（33）内，所述第二连接杆（45）靠近滑孔（32）两侧壁的端面上开设有第二滚动槽（46），所述第二滚动槽（46）内设置有第二滚珠（47），所述第二滚珠（47）滑动连接在定位滑槽（33）内。

8.根据权利要求5所述的结构性原状土取样装置，其特征在于，所述调节机构包括限位头（5）、触发件、滑动头（11）、连接板（12）、固定板（13）和第四弹簧（14）构成，所述连接头（201）的侧面开设有若干呈环形均匀阵列的螺纹孔（4），所述限位头（5）螺纹连接在螺纹孔（4）内，所述取样筒（202）的外表面开设有与螺纹孔（4）相对应的环形滑槽（3），所述限位头（5）的一端滑动连接在环形滑槽（3）内，所述环形滑槽（3）内开设有若干外凹槽（6），所述取样筒（202）的内壁开设有与外凹槽（6）相连通的内凹槽（7），所述触发件由非圆形外触发头（8）、连杆和内触发头（9）固定连接构成，所述外触发头（8）和内触发头（9）相远离的端面均为倾斜面，且外触发头（8）与内触发头（9）的倾斜面倾斜方向相垂直，所述取样筒（202）的内壁开设有连通内凹槽（7）的内滑槽（10），所述滑动头（11）滑动连接在内滑槽（10）或内凹槽（7）内，构成通过限位头（5）在环形滑槽（3）内滑动压迫外触发头（8）向取样筒（202）内移动，使得内触发头（9）将滑动头（11）从内凹槽（7）顶出到内滑槽（10）内，并在内滑槽（10）内滑动的结构，所述滑动头（11）通过连接板（12）与固定板（13）固定连接，所述固定板（13）通过第四弹簧（14）固定在取样筒（202）内，所述取样筒（202）的内壁开设有若干限位滑槽（15），所述固定板（13）的侧边沿固定有若干限位块（16），所述限位块（16）滑动连接在限位滑槽（15）内，所述驱动电机（17）固定在固定板（13）上。

9.根据权利要求1所述的结构性原状土取样装置，其特征在于，所述加固机构包括滑动槽（53）和加固头（54），所述滑动槽（53）开设在取样筒（202）的外端面上，所述滑动槽（53）的横截面为T型，所述加固头（54）为T型并固定在切削刀（36）靠近取样筒（202）的端面上，所述加固头（54）滑动连接在滑动槽（53）内。

说明书

结构性原状土取样装置及取样方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土壤取样装置技术领域，尤其是一种结构性原状土取样装置及取样方法。

背景技术

[0002] 土壤采样是生态环境调查、环境监测、污染防治的重要方法。传统的取样方式通常采用类似洛阳铲的工具进行取样，但是该方式所取得的原状土并不完整；而且在取样时遇
到破布、塑料、树根等时，使得取样铲不易向下推进，需要另换位置重新进行取样，影响工作
效率；另外，在需要取得更深的土样时，需要加长取样杆，传统的取样杆之间大都是通过螺
纹连接，但是由于取样时取样铲会发生偏折，使得取样的位置不一定是垂直向下，因此传统
的取样杆不能适应曲折的取样洞，影响取样工作，因此需要一种能够解决上述问题的原状
土取样装置。

发明内容

[0003] 为解决传统的取样铲不能够完整进行取样，且遇到破布、塑料、树根等时，使得取样铲不易向下推进，另外取样杆不能进行部分弯折适应取样洞的问题，发明一种结构性原
状土取样装置及取样方法。

[0004] 本发明的技术方案是，包括取样杆和取样头，其中，所述取样头由连接头与取样筒活动连接构成，所述取样杆的两端延伸有第一铰接头，所述连接头延伸有第二铰接头，所述
第一铰接头和第二铰接头铰接连接，所述第一铰接头和第二铰接头上滑动连接有限定取样
杆和取样头转动角度的限位机构，所述取样筒上开设有若干呈环形均匀阵列的滑孔，各所
述滑孔内滑动连接有第一连接杆，各所述第一连接杆在取样筒外固定有下端为尖端的切削
刀，所述取样筒内设置有通过第一连接杆与切削刀活动连接的驱动机构，构成通过驱动机
构控制切削刀沿取样筒上下滑动，切削障碍物的结构，所述切削刀的下端通过加固机构滑
动连接在取样筒的外壁上，构成通过加固机构在切削刀伸出时限定加固切削刀下端的结
构，所述驱动机构活动连接有破障锥，所述破障锥固定有一端滑动连接在滑孔内的第二连
接杆，构成通过驱动机构带动破障锥沿取样筒上下滑动，破除土壤中障碍物的结构，所述连
接头与取样筒之间设置调控驱动机构的调节机构，构成通过调控驱动机构移动，实现分别
控制切削刀或者破障锥沿取样筒上下滑动的结构。

[0005] 优选地，所述取样杆一端的第一铰接头上开设有U型的铰接槽，所述第二铰接头在铰接槽内通过铰接轴与第一铰接头铰接连接，所述取样杆另一端的第一铰接头与第二铰接
头结构相同，相邻两根所述取样杆的第一铰接头在铰接槽内铰接连接。

[0006] 优选地，所述第二铰接头内开设有连通取样头的第一连通孔，所述第一铰接头上开设有连通取样杆的第二连通孔，所述第一连通孔和第二连通孔相连通。

[0007] 优选地，所述限位机构包括限位槽和限位凸起，所述限位槽开设在铰接槽的两侧端面上，所述限位凸起固定在第二铰接头靠近铰接槽的两端面上，所述限位凸起滑动连接
在限位槽内。

[0008] 优选地，所述驱动机构包括驱动电机、支撑轴承、上隔板、连接块和转动轴，所述驱动电机为双向电机，所述驱动电机固定在取样头内，所述驱动电机通过导线在取样杆外电
线连接有电源和开关，所述驱动电机的输出轴与转动轴固定连接，所述连接块固定在取样
头的内侧壁上，所述上隔板通过连接螺栓固定在连接块上，且上隔板靠近驱动电机，所述上
隔板与连接块之间的连接螺栓外套设有第一弹簧，所述支撑轴承的外圈固定在隔板靠近驱
动电机的端面上，所述转动轴过盈连接在支撑轴承上，所述转动轴远离驱动电机的一端贯
穿上隔板，所述转动轴远离驱动电机的一端开设有外螺纹，所述第一连接杆固定有连接筒，
所述连接筒螺纹连接在外螺纹上，所述上隔板上固定有限位柱，所述限位柱外套设有第二
弹簧，所述限位柱的一端贯穿第一连接杆，所述转动轴远离驱动电机的一端固定有与限位
柱相对应的挡板，所述连接筒远离驱动电机的一端固定有缓冲圈。

[0009] 优选地，所述转动轴的轴心开设有驱动孔，所述驱动孔的内侧壁上固定有卡接头，所述破障锥的一端开设有螺旋槽以及与螺旋槽相连通的环形槽，所述卡接头滑动连接在环
形槽内，所述滑孔下方的取样筒内固定有下隔板，所述破障锥贯穿下隔板，所述第二连接杆
与下隔板上固定有第三弹簧。

[0010] 优选地，所述滑孔的两侧壁上开设有定位滑槽，所述第一连接杆靠近滑孔两侧壁的端面上开设有第一滚动槽，所述第一滚动槽内设置有第一滚珠，所述第一滚珠滑动连接
在定位滑槽内，所述第二连接杆靠近滑孔两侧壁的端面上开设有第二滚动槽，所述第二滚
动槽内设置有第二滚珠，所述第二滚珠滑动连接在定位滑槽内。

[0011] 优选地，所述调节机构包括限位头、触发件、滑动头、连接板、固定板和第四弹簧构成，所述连接头的侧面开设有若干呈环形均匀阵列的螺纹孔，所述限位头螺纹连接在螺纹
孔内，所述取样筒的外表面开设有与螺纹孔相对应的环形滑槽，所述限位头的一端滑动连
接在环形滑槽内，所述环形滑槽内开设有若干外凹槽，所述取样筒的内壁开设有与外凹槽
相连通的内凹槽，所述触发件由非圆形外触发头、连杆和内触发头固定连接构成，所述外触
发头和内触发头相远离的端面均为倾斜面，且外触发头与内触发头的倾斜面倾斜方向相垂
直，所述取样筒的内壁开设有连通内凹槽的内滑槽，所述滑动头滑动连接在内滑槽或内凹
槽内，构成通过限位头在环形滑槽内滑动压迫外触发头向取样筒内移动，使得内触发头将
滑动头从那次内顶出到内滑槽内，并在内滑槽内滑动的结构，所述滑动头通过连接板与固
定板固定连接，所述固定板通过第四弹簧固定在取样筒内，所述取样筒的内壁开设有若干
限位滑槽，所述固定板的侧边沿固定有若干限位块，所述限位块滑动连接在限位滑槽内，所
述驱动电机固定在固定板上。

[0012] 优选地，所述加固机构包括滑动槽（53）和加固头（54），所述滑动槽（53）开设在取样筒的外端面上，所述滑动槽（53）的横截面为T型，所述加固头（54）为T型并固定在切削刀
靠近取样筒的端面上，所述加固头（54）滑动连接在滑动槽（53）内。

[0013] 优选地，包括以下步骤：S1、选定结构性原状土取样地点；S2、连接取样杆和取样头，以及多根取样杆，即将第一铰接头和第二铰接头通过铰接轴铰接连接，并使得限位凸起
滑动连接在限位槽内；S3、用手臂向上抬起取样杆和取样头，然后用力向取样地点冲击进行
取样；S4、当取样遇到阻力无法继续向下进行时，首先判断障碍物，若障碍物为破布、塑料等
面积较大的物品时，打开开关使得驱动电机的输出轴顺时针转动工作，带动连接筒沿取样
筒向下移动，直至切削刀超出取样筒的下端，关闭开关，然后继续进行取样操作，直至能够
进行正常取样，再打开开关，使得驱动电机的输出轴逆时针转动工作，带动连接筒沿取样筒
向上移动，直至切削刀不超出取样筒的下端；若障碍物为树根等物品，首先转动取样杆，使
得取样杆带动连接头转动，限位头压迫外触发头向取样筒内部方向移动，使得内触发头将
滑动头推出内凹槽到内滑槽内，在第四弹簧的弹力作用下滑动头在内滑槽内滑动，使得固
定板带动驱动电机沿着取样筒滑动，将驱动电机和驱动轴释放，然后打开开关，使驱动电机
的输出轴逆时针转动，将连接筒脱离外螺纹，此时卡接头在外力的作用下在从环形槽滑动
到螺旋槽，继续逆时针转动驱动电机的输出轴，卡接头在螺旋槽内推动破障锥沿取样筒向
下移动，直至破障锥超出取样筒的下端，关闭开关，然后继续进行取样操作，直至能够进行
正常取样，再打开开关，使得驱动电机的输出轴顺时针转动，带动破障锥沿取样筒向上移
动，直至破障锥不超出取样筒的下端，最后再向下压下取样杆，使得连接筒与外螺纹螺纹连
接；以此循环，直至完成不同深度的结构性原状土的取样。

[0014] 采用本发明的技术方案可以达到以下有益效果：（1）通过第一铰接头、第二铰接头和限位机构，便于取样杆和取样头的铰接连接，同时利用限位机构对取样杆和取样头进行
限定，避免取样杆和取样头的转动幅度过大，影响通过取样杆对取样头里的传递；（2）通过
带有缺口的圆柱形取样筒，能够完整的对结构性原状土进行取样，且便于取出；（3）通过切
削刀、驱动机构、破障锥和调节机构，能够在取样时切割破布、塑料、树根等杂物，避免重新
选点进行取样，同时利用调节机构控制切削刀和破障锥的伸出和回缩；（4）通过加固机构能
够在切削刀切削时增加切削刀下端的稳定性，避免切削刀下端偏折影响切削；本发明的技
术方案在土壤取样装置技术领域有着广泛的应用前景。

附图说明

[0015] 图1为本发明结构性原状土取样装置的主视图。

[0016] 图2为本发明图1中A区域放大图。

[0017] 图3为本发明图1中B区域放大图。

[0018] 其中，1、取样杆，2、取样头，201、连接头，202、取样筒，3、环形滑槽，4、螺纹孔，5、限位头，6、外凹槽，7、内凹槽，8、外触发头，9、内触发头，10、内滑槽，11、滑动头，12、连接板，
13、固定板，14、第四弹簧，15、限位滑槽，16、限位块，17、驱动电机，18、第二铰接头，19、第一
铰接头，20、铰接槽，21、铰接轴，22、第一连通孔，23、第二连通孔，24、限位槽，25、限位凸起，
26、转动轴，27、上隔板，28、连接块，29、连接螺栓，30、第一弹簧，31、支撑轴承，32、滑孔，33、
定位滑槽，34、第一连接杆，35、连接筒，36切削刀，37、外螺纹，38、第一滚动槽，39、第一滚
珠，40、限位柱，41、第二弹簧，42、挡板，43、缓冲圈，44、破障锥，45、第二连接杆，46、第二滚
动槽，47、第二滚珠，48、驱动孔，49、螺旋槽，50、卡接头，51、环形槽，52、下隔板，53、滑动槽
（53），54、加固头（54），55、第三弹簧。

具体实施方式

[0019] 以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本
领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发
明所保护的范围，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、
“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，
仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定
的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0020] 此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。

[0021] 如图1‑4所示的结构性原状土取样装置，包括取样杆（1）和取样头（2），取样头（2）由连接头（201）与取样筒（202）活动连接构成，便于取样头（2）的快速拆装及维护。取样杆
（1）的两端延伸有第一铰接头（19），取样头（2）的一端延伸有第二铰接头（18），且取样杆（1）
其中一端的第一铰接头（19）与第二铰接头（18）相同，取样杆（1）另一端的第一铰接头（19）
和第二铰接头（18）铰接连接，便于将取样杆（1）和取样头（2）连接在一起，同时能够进行相
对转动。具体地说，取样杆（1）一端的第一铰接头（19）上开设有U型的铰接槽（20），第二铰接
头（18）在铰接槽（20）内通过铰接轴（21）与第一铰接头（19）铰接连接，便于第二铰接头（18）
在铰接槽（20）内以铰接轴（21）为转轴转动，进而手动取样杆（1）和取样头（2）相对转动。同
理，当需要延长取样杆（1）时，其中一根取样杆（1）上的取样头（2）在另一根取样杆（1）上的
铰接槽（20）内通过铰接轴（21）铰接连接，实现两根取样杆（1）的铰接连接。第一铰接头（19）
和第二铰接头（18）上滑动连接有限定取样杆（1）和取样头（2）转动角度的限位机构，便于通
过限位机构限定取样杆（1）和取样头（2），取样杆（1）和取样头（2）的转动角度在‑5°到5°之
间，使得取样杆（1）和取样头（2）转动的角度不会过大，影响取样杆（1）和取样头（2）之间里
的传递。取样头（2）远离取样杆（1）的一端延伸有为带有开口的圆柱形的取样筒（202），便于
通过带有缺口的圆柱形取样筒（202），能够完整的对结构性原状土进行取样，且便于将结构
性原状土从取样筒（202）内取出。取样筒（202）远离取样杆（1）的一端的厚度逐渐减小，其端
部形成带有缺口的环形刀片状结构，便于切割结构性原状土，进而利用取样筒（202）进行取
样。取样筒（202）上开设有若干呈环形均匀阵列的滑孔（32），各滑孔（32）内滑动连接有第一
连接杆（34），各第一连接杆（34）在取样筒（202）外焊接或者通过螺钉固定可拆卸连接有下
端为尖端的切削刀（36），取样头（2）内转动连接有驱动机构，第一连接杆（34）活动连接在驱
动机构上，构成通过驱动机构控制切削刀（36）沿取样筒（202）上下滑动的结构，便于通过驱
动机构带动第一连接杆（34）沿着滑孔（32）上下滑动，进而带动切削刀（36）沿着取样筒
（202）上下滑动，同时利用第一连接杆（34）对切削刀（36）进行限定，使得切削刀（36）只能沿
着滑孔（32）和取样筒（202）的外侧壁上下滑动。切削刀（36）的下端通过加固机构滑动连接
在取样筒（202）的外壁上，构成通过加固机构在切削刀（36）伸出时限定加固切削刀（36）下
端的结构，使得通过加固机构增加切削刀（36）下端的稳定性，在切削刀（36）超出取样筒
（202）下端进行切削时，避免切削刀（36）的下端散开发生偏折，影响对破布、塑料、树根等杂
物的切割。切削刀（36）的下端为的竖截面为三角形，且切削刀（36）的两侧边沿的横截面也
为三角形，使得切削刀（36）的下端和两侧边形成刀片状结构，便于对破布、塑料、树根等杂
物的切割。驱动机构转动连接有破障锥（44），构成通过破障锥（44）破除土壤中障碍物的结
构，便于通过破障锥（44）从所取样的原状土中间对破布、塑料、树根等杂物进行破碎，进而
配合切削刀（36）使得取样筒（202）能够继续向下取样。破障锥（44）通过第二连接杆（45）贯
穿滑孔（32）与切削刀（36）连接在一起，使得通过第二连接杆（45）将破障锥（44）和切削刀
（36）连接在一起，同时利用第二连接杆（45）对破障锥（44）和切削刀（36）进行限定，增加切
削刀（36）的稳定性，而且使得破障锥（44）能够在驱动机构的带动下沿着取样筒（202）上下
移动，实现破障锥（44）的收放。连接头（201）与取样筒（202）之间设置调控驱动机构的调节
机构，构成通过调控驱动机构移动，实现分别控制切削刀（36）或者破障锥（44）沿取样筒
（202）上下滑动的结构，便于通过调节机构调控切削刀（36）和破障锥（44）的伸缩，进而根据
不同障碍物进行破除，提高工作效率。

[0022] 如图1‑4所示的结构性原状土取样装置，限位机构包括限位槽（24）和限位凸起（25），限位槽（24）开设在铰接槽（20）的两侧端面上，限位凸起（25）焊接固定在第二铰接头
（18）靠近铰接槽（20）的两端面上，限位凸起（25）滑动连接在限位槽（24）内，便于通过限位
凸起（25）滑动连接在限位槽（24）内实现对取样杆（1）和取样头（2）的限定，进而使得取样杆
（1）和取样头（2）之间的转动角度限定在‑5°到5°之间，不影响取样杆（1）和取样头（2）之间
的转动，也对取样杆（1）和取样头（2）之间的力传递不会产生太大影响。同理，限位机构在两
根取样杆（1）铰接时对两根取样杆（1）进行限定，使得两根取样杆（1）之间的转动角度限定
在‑5°到5°之间，不影响两根取样杆（1）之间的转动，也对两根取样杆（1）之间的力传递不会
产生太大影响

[0023] 如图1‑4所示的结构性原状土取样装置，驱动机构包括驱动电机（17）、支撑轴承（31）、上隔板（27）、连接块（28）和转动轴（26），驱动电机（17）为市场上常见的双向电机，驱
动电机（17）通过螺钉可拆卸连接固定在取样头（2）内，使得驱动电机（17）与取样头（2）连接
在一起。驱动电机（17）通过导线在取样杆（1）外电性连接有电源和开关，便于通过电源为驱
动电机（17）工作提供动力，通过开关控制驱动电机（17）的正反转动，进而推动切削刀（36）
或破障锥（44）沿着取样筒（202）上下移动。第二铰接头（18）内开设有连通取样头（2）的第一
连通孔（22），第一铰接头（19）上开设有连通取样杆（1）的第二连通孔（23），第一连通孔（22）
和第二连通孔（23）相连通，导线通过第一连通孔（22）和第二连通孔（23）延伸到取样杆（1）
远离取样头（2）的一端的外部，进而便于连接电源和开关，实现对驱动电机（17）工作的控
制，同时不影响取样杆（1）与取样头（2）、取样杆（1）与取样杆（1）之间的转动。驱动电机（17）
的输出轴与转动轴（26）焊接固定连接，使得驱动电机（17）工作带动转动轴（26）转动。连接
块（28）焊接固定在取样头（2）的内侧壁上，上隔板（27）通过连接螺栓（29）固定在连接块
（28）上，且上隔板（27）靠近驱动电机（17），上隔板（27）与连接块（28）之间的连接螺栓（29）
外套设有第一弹簧（30），支撑轴承（31）的外圈焊接固定在隔板靠近驱动电机（17）的端面
上，转动轴（26）过盈连接在支撑轴承（31）上，便于通过上隔板（27）将驱动电机（17）与取样
筒（202）的空腔隔离开，避免结构性原状土进入影响驱动电机（17）的正常工作，同时利用支
撑轴承（31）支撑限定转动轴（26），使得转动轴（26）能够相对上隔板（27）转动，且不易偏折
位移，另外利用第一弹簧（30）使得上隔板（27）与连接块（28）之间能够进行一定的移动，便
于调节机构带动驱动机构产生位移，进而调控切削刀（36）或者破障锥（44）的伸缩。转动轴
（26）远离驱动电机（17）的一端贯穿上隔板（27）延伸到取样筒（202）的空腔内，转动轴（26）
远离驱动电机（17）的一端开设有外螺纹（37），第一连接杆（34）焊接固定有连接筒（35），连
接筒（35）螺纹连接在外螺纹（37）上，便于通过连接筒（35）与转动轴（26）的外壁螺纹连接，
进而使得第一连接杆（34）与转动轴（26）活动连接在一起，同时利用第一连接杆（34）滑动连
接在滑孔（32）内对连接筒（35）进行限定，使得连接筒（35）只能够在转动轴（26）的带动下沿
着转动轴（26）上下移动。上隔板（27）上焊接固定有限位柱（40），限位柱（40）外套设有第二
弹簧（41），限位柱（40）的一端贯穿第一连接杆（34），转动轴（26）远离驱动电机（17）的一端
焊接固定有与限位柱（40）相对应的挡板（42），便于通过限位柱（40）限定挡板（42），为转动
轴（26）的位移提供刚性支撑，同时利用第二弹簧（41）为第一连接杆（34）提供弹力，便于在
连接筒（35）脱离外螺纹（37）后使得连接筒（35）远离外螺纹（37），不影响转动轴（26）带动破
障锥（44）沿取样筒（202）做上下移动。连接筒（35）远离驱动电机（17）的一端通过螺钉固定
可拆卸连接有缓冲圈（43），且缓冲圈（43）的内直径小于驱动孔（48）的直径，便于通过具有
弹性且可产生形变的缓冲圈（43）减缓外螺纹（37）对连接筒（35）的螺纹的冲击，避免两者相
碰撞造成损坏变形，影响后续连接筒（35）与外螺纹（37）的螺纹连接。

[0024] 如图1‑4所示的结构性原状土取样装置，转动轴（26）的轴心开设有驱动孔（48），驱动孔（48）的内侧壁上固定有卡接头（50），破障锥（44）的一端开设有螺旋槽（49）以及与螺旋
槽（49）相连通的环形槽（51），卡接头（50）滑动连接在螺旋槽（49）或者环形槽（51）内，使得
在不需要破障锥（44）进行伸缩时卡接头（50）滑动连接在环形槽（51）内，在需要破障锥（44）
移动时卡接头（50）滑动连接在螺旋槽（49）内，利用卡接头（50）对螺旋槽（49）的推力实现破
障锥（44）的伸缩移动。破障锥（44）焊接固定有第二连接杆（45），第二连接杆（45）贯穿滑块
与切削刀（36）焊接或者通过螺钉固定可拆卸连接，便于利用第二连接杆（45）滑动连接在滑
孔（32）内对破障锥（44）进行限定，使得破障锥（44）只能够在转动轴（26）的带动下沿着转动
轴（26）上下移动。滑孔（32）下方的取样筒（202）内焊接固定有下隔板（52），破障锥（44）贯穿
下隔板（52），便于通过下隔板（52）对取样筒（202）上层的隔离，避免结构性原状土进入影响
卡接头（50）在螺旋槽（49）或环形槽（51）内滑动，同时也避免影响连接筒（35）与外螺纹（37）
的螺纹连接。第二连接杆（45）与下隔板（52）上通过螺钉固定有第三弹簧（55），便于通过第
三弹簧（55）为第二连接杆（45）体用弹力，使得在不需要破障锥（44）进行伸缩时卡接头（50）
只能滑动连接在环形槽（51）内。

[0025] 如图1‑4所示的结构性原状土取样装置，第一连接杆（34）靠近滑孔（32）两侧壁的端面上开设有第一滚动槽（38），第一滚动槽（38）内设置有第一滚珠（39），第一滚珠（39）滑
动连接在定位滑槽（33）内，便于通过第一滚珠（39）滑动连接在定位滑槽（33）内减少第一连
接杆（34）与滑孔（32）两侧壁之间的摩擦力，进而便于转动轴（26）转动带动连接筒（35）和第
一连接杆（34）沿着取样筒（202）上下移动。第二连接杆（45）靠近滑孔（32）两侧壁的端面上
开设有第二滚动槽（46），第二滚动槽（46）内设置有第二滚珠（47），第二滚珠（47）滑动连接
在定位滑槽（33）内，便于通过第二滚珠（47）滑动连接在定位滑槽（33）内减少第二连接杆
（45）与滑孔（32）两侧壁之间的摩擦力，进而便于转动轴（26）转动带动破障锥（44）和第二连
接杆（45）沿着取样筒（202）上下移动。

[0026] 如图1‑4所示的结构性原状土取样装置，调节机构包括限位头（5）、触发件、滑动头（11）、连接板（12）、固定板（13）和第四弹簧（14）构成，连接头（201）的侧面开设有若干呈环
形均匀阵列的螺纹孔（4），限位头（5）螺纹连接在螺纹孔（4）内，便于限位头（5）与连接头
（201）之间的快速拆装。取样筒（202）的外表面开设有与螺纹孔（4）相对应的环形滑槽（3），
限位头（5）的一端滑动连接在环形滑槽（3）内，便于通过限位头（5）滑动连接在环形滑槽（3）
内实现连接头（201）与取样筒（202）之间的活动连接。环形滑槽（3）内开设有若干外凹槽
（6），取样筒（202）的内壁开设有通过贯通孔与外凹槽（6）相连通的内凹槽（7），触发件由非
圆形外触发头（8）、连杆和内触发头（9）固定连接构成，外触发头（8）滑动连接在外凹槽（6）
内，内触发头（9）滑动连接在内凹槽（7）内，连杆滑动连接在贯通孔内，且外触发头（8）和内
触发头（9）相远离的端面均为倾斜面，且外触发头（8）与内触发头（9）的倾斜面倾斜方向相
垂直，便于通过转动连接头（201），使得限位头（5）压迫外触发头（8）在外凹槽（6）呃逆移动，
进而使得通过连杆带动内触发头（9）在内凹槽（7）内滑动，且利用非圆形的外触发头（8）、连
杆和内触发头（9），可以有效地避免外触发头（8）、连杆和内触发头（9）分别在外凹槽（6）、贯
通孔和内凹槽（7）内转动，影响限位头（5）对外触发头（8）的压迫产生滑动。取样筒（202）的
内壁开设有连通内凹槽（7）的内滑槽（10），滑动头（11）滑动连接在内滑槽（10）或内凹槽（7）
内，构成通过限位头（5）在环形滑槽（3）内滑动压迫外触发头（8）向取样筒（202）内移动，使
得内触发头（9）将滑动头（11）从内凹槽（7）顶出到内滑槽（10）内，并在内滑槽（10）内滑动的
结构，便于通过内触发头（9）在内凹槽（7）内的滑动调节滑动头（11）卡接在内凹槽（7）内或
者滑动连接在内滑槽（10）内。滑动头（11）通过连接板（12）与固定板（13）焊接固定连接，使
得固定板（13）通过连接板（12）与滑动头（11）连接在一起形成一个整体。固定板（13）通过第
四弹簧（14）焊接固定在取样筒（202）内，且驱动电机（17）通过螺钉固定可拆卸连接在固定
板（13）上，便于通过第四弹簧（14）为固定板（13）提供弹力使得滑动头（11）在从内凹槽（7）
内脱离并滑动连接在内滑槽（10）内时利用第四弹簧（14）的弹力带动固定板（13）位移，进而
带动驱动电机（17）产生位移。取样筒（202）的内壁开设有若干限位滑槽（15），固定板（13）的
侧边沿焊接固定有若干限位块（16），限位块（16）滑动连接在限位滑槽（15）内，便于通过限
位块（16）滑动连接在限位滑槽（15）内实现对固定板（13）的限定，配合滑动头（11）滑动连接
在内滑槽（10）内进一步防止固定板（13）带动驱动电机（17）转动，提高驱动电机（17）工作的
稳定性。

[0027] 如图1‑4所示的结构性原状土取样装置，加固机构包括滑动槽（53）和加固头（54），滑动槽（53）开设在取样筒（202）的外端面下端，滑动槽（53）的横截面为T型，加固头（54）为T
型并焊接固定在切削刀（36）靠近取样筒（202）的端面上，加固头（54）滑动连接在滑动槽
（53）内，便于利用加固头（54）滑动连接在滑动槽（53）内实现切削刀（36）下端与取样筒
（202）的滑动连接，同时实现对切削刀（36）下端的限定，增加切削刀（36）在切削时的稳定
性。滑动槽（53）的一端的横截面为工字型，便于加固头（54）与滑动槽（53）之间的拆装。

[0028] 如图1‑4所示的结构性原状土取样方法，由权利要求1‑9中任一所述的结构性原状土取样装置实现，包括以下步骤：S1、选定结构性原状土取样地点；S2、连接取样杆（1）和取
样头（2），以及多根取样杆（1），即将第一铰接头（19）和第二铰接头（18）通过铰接轴（21）铰
接连接，并使得限位凸起（25）滑动连接在限位槽（24）内；S3、用手臂向上抬起取样杆（1）和
取样头（2），然后用力向取样地点冲击进行取样；S4、当取样遇到阻力无法继续向下进行时，
首先判断障碍物，若障碍物为破布、塑料等面积较大的物品时，打开开关使得驱动电机（17）
的输出轴顺时针转动工作，带动连接筒（35）沿取样筒（202）向下移动，直至切削刀（36）超出
取样筒（202）的下端，关闭开关，然后继续进行取样操作，直至能够进行正常取样，再打开开
关，使得驱动电机（17）的输出轴逆时针转动工作，带动连接筒（35）沿取样筒（202）向上移
动，直至切削刀（36）不超出取样筒（202）的下端；若障碍物为树根等物品，首先转动取样杆
（1），使得取样杆（1）带动连接头（201）转动，限位头（5）压迫外触发头（8）向取样筒（202）内
部方向移动，使得内触发头（9）将滑动头（11）推出内凹槽（7）到内滑槽（10）内，在第四弹簧
（14）的弹力作用下滑动头（11）在内滑槽（10）内滑动，使得固定板（13）带动驱动电机（17）沿
着取样筒（202）滑动，将驱动电机（17）和驱动轴释放，然后打开开关，使驱动电机（17）的输
出轴逆时针转动，将连接筒（35）脱离外螺纹（37），此时卡接头（50）在外力的作用下在从环
形槽（51）滑动到螺旋槽（49），继续逆时针转动驱动电机（17）的输出轴，卡接头（50）在螺旋
槽（49）内推动破障锥（44）沿取样筒（202）向下移动，直至破障锥（44）超出取样筒（202）的下
端，关闭开关，然后继续进行取样操作，直至能够进行正常取样，再打开开关，使得驱动电机
（17）的输出轴顺时针转动，带动破障锥（44）沿取样筒（202）向上移动，直至破障锥（44）不超
出取样筒（202）的下端，最后再向下压下取样杆（1），使得连接筒（35）与外螺纹（37）螺纹连
接；以此循环，直至完成不同深度的结构性原状土的取样。

[0029] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。