CN110044673A - 土样制备和固结装置以及土样制备和固结方法 - Google Patents

Abstract

一种土样制备和固结装置，包括底座，在底座上设置了驱动螺杆，在驱动螺杆上设置有螺纹旋转方向相反的上端螺纹段以及下端螺纹段，与驱动螺杆螺纹配合有上悬臂以及下悬臂，悬臂上设置压，底座上设置固定器，通过固定器安装有试样筒。上悬臂以及下悬臂可同时运动用于对土壤试样的两端同时压紧。本发明还提供了一种使用上述土样制备和固结装置对试样土壤进行固结的方法。本发明的使用能够同时对试样筒内的土壤试样进行两端压紧，其相比于传统技术中仅进行一端压紧的作业方式而言，本发明制取的土壤试样整体紧密程度一致，解决了传统技术中土壤试样压实操作所存在的土壤紧密度不一致的问题，从而达到提高检测结果准确性的目的。

Description

土样制备和固结装置以及土样制备和固结方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，更具体地说，特别涉及一种土样制备和固结装置以及一种土样制备和固结方法。

背景技术

在土木工程施工中，针对岩土的基础物理力学实验，是最基础也是最重要的一环。复杂的地质状况可能对工程建设产生各种困难，影响施工安全，因此对不同土样的研究非常有必要。

土样的制作和固结是土木工程实验中非常重要的环节，标准岩土试样的制备和固结作用对实验结果的影响非常大，行之有效的实验结果对于工程的指导意义无需赘述。

现有技术措施中，试样制备一般采用在相应尺寸模具内装土、压实、刮毛、装土、压实等动作至标准高度，在上述的重复装土、压实动作都是从试样筒的一端进行，这种操作方式黏土必然产生分层现象，致使实验结果不理想。另外，在试样筒的一端对土壤施压，其容易引起该端过载的问题。

发明内容

通过对现有技术的分析，如何解决传统技术中土壤试样压实操作所存在的土壤紧密度不一致的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种土样制备和固结装置，该土样制备和固结装置包括：

底座，于所述底座上竖直设置有驱动螺杆，所述驱动螺杆与所述底座转动配合，自所述驱动螺杆的中部、向其两端分别设置有上端螺纹段以及下端螺纹段，所述上端螺纹段与所述下端螺纹段的螺纹旋转方向相反；

驱动组件，所述驱动组件包括有驱动装置，所述驱动装置与所述驱动螺杆动力连接、用于驱动所述驱动螺杆在所述底座上旋转；

压紧组件，所述压紧组件包括有上悬臂以及下悬臂，所述上悬臂套设于所述驱动螺杆的上部、并与所述上端螺纹段螺纹配合，所述下悬臂套设于所述驱动螺杆的下部、并与所述下端螺纹段螺纹配合，所述上悬臂以及所述下悬臂在所述驱动螺杆的旋转作用下可相互靠近或相互远离，于所述上悬臂上设置有上顶杆，于所述下悬臂上设置有下顶杆；

固定器，所述固定器相对于所述底座固定设置，与所述固定器可拆卸地安装有试样筒，所述试样筒的两端分别为开口结构，所述上顶杆可插入至所述试样筒的上端开口中、所述下顶杆可插入至所述试样筒的下端开口中。

优选地，所述驱动螺杆设置有两个，两个所述驱动螺杆平行且间隔设置，所述上悬臂设置于两个所述驱动螺杆之间、其两端分别与两个所述驱动螺杆螺纹配合，所述下悬臂设置于两个所述驱动螺杆之间、其两端分别与两个所述驱动螺杆螺纹配合。

优选地，于所述底座上竖直设置有支柱，所述固定器设置于所述支柱上。

优选地，于所述支柱的顶部设置有加固支臂，所述加固支臂的一端与所述支柱连接，所述加固支臂的另一端设置有稳定套筒，所述稳定套筒套设于所述驱动螺杆上，所述驱动螺杆可相对于所述稳定套筒旋转。

优选地，所述驱动组件包括有所述驱动装置以及减速系统，所述减速系统设置于所述底座内，所述驱动装置通过所述减速系统与所述驱动螺杆动力连接；所述驱动组件还包括有控制器，所述控制器与所述驱动装置信号连接、用于控制所述驱动装置的启停以及启动后的旋转方向。

优选地，所述固定器包括有两个弧形板式结构的夹持单元，两个所述夹持单元铰接、并形成有可打开的管状结构，由两个所述夹持单元形成的开口端通过销轴固定，所述试样筒夹设于两个所述夹持单元之间。

优选地，于所述夹持单元用于与所述试样筒接触的内侧面上设置有加持固定环，于所述试样筒的中部并位于所述试样筒的外侧面上设置有与所述加持固定环卡接配合的被夹固定槽；

或，

于所述夹持单元用于与所述试样筒接触的内侧面上设置有加持固定槽，于所述试样筒的中部并位于所述试样筒的外侧面上设置有与所述加持固定槽卡接配合的被夹固定环。

优选地，于所述上悬臂上开设有穿过孔，所述上顶杆的底端设置有上压帽，所述上压帽可插设于所述试样筒中，所述上压帽的外缘与所述试样筒的内侧面滑动接触，所述穿过孔的孔直径大于所述试样筒的横截面直径；所述上顶杆的底端穿过所述穿过孔、其顶端通过插销固定设置于所述上悬臂上；优选地，于所述下顶杆的顶端设置有下压帽，所述下压帽可插设于所述试样筒中，所述下压帽的外缘与所述试样筒的内侧面滑动接触。

优选地，本发明提供的土样制备和固结装置还包括有压力检测装置，所述压力检测装置包括有压力传感器以及用于对压力数值进行显示的示数器，所述压力传感器设置于所述下顶杆上、用于检测所述下顶杆对土壤试样的压力，所述示数器设置于所述底座上；

优选地，还包括有长度测量装置；

所述长度测量装置包括有刻度尺以及读数尺，所述刻度尺以及所述读数尺分设于所述上悬臂以及所述下悬臂上、用于对所述试样筒内土壤试样长度的测量。

本发明还提供了一种土样制备和固结方法，具体地，该土样制备和固结方法使用了如上述的土样制备和固结装置对土壤试样进行了压实固结操作。

在本发明中，所述的土样制备和固结方法具体包括：

步骤一、将土壤试样装入到试样筒内；

步骤二、将上顶杆以及下顶杆对准试样筒的端部，然后使得上顶杆以及下顶杆同时动作对试样筒内的土壤试样的两端同时施加压紧作用力。

本发明提供了一种土样制备和固结装置，同时，本发明还提供了一种使用该土样制备和固结装置对试样土壤进行固结的方法。

该土样制备和固结装置包括底座，在底座上设置了驱动螺杆，在驱动螺杆上设置有螺纹旋转方向相反的上端螺纹段以及下端螺纹段，与驱动螺杆螺纹配合有上悬臂以及下悬臂，在上悬臂上设置了上压杆，在下悬臂上设置了下压杆，同时，本发明在底座上还设置了固定器，通过固定器安装有试样筒。基于上述结构，当驱动螺杆旋转时，上悬臂以及下悬臂可相向或者背向运动，在进行相向方向运动时，上压杆以及下压杆能够对试样筒内的土壤试样进行两端同时压紧作业。通过上述结构设计，本发明的使用能够同时对试样筒内的土壤试样进行两端压紧，其相比于传统技术中仅进行一端压紧的作业方式而言，本发明制取的土壤试样整体紧密程度一致，解决了传统技术中土壤试样压实操作所存在的土壤紧密度不一致的问题，从而达到提高检测结果准确性的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明一实施例中土样制备和固结装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例中支柱的结构示意图；

图3为本发明一实施例中底座的底面视图；

图4为本发明一实施例中上悬臂的结构示意图；

图5为本发明一实施例中上顶杆的结构示意图；

图6为本发明一实施例中试样筒的结构示意图；

图7为本发明一实施例中固定器的结构示意图；

附图标记说明：

底座1、驱动螺杆2、驱动装置3、上悬臂4、下悬臂5、上顶杆6、下顶杆7、固定器8、试样筒9、支柱10、加固支臂11、稳定套筒12、减速系统13、穿过孔14、压力检测装置15、刻度尺16、读数尺17。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1至图7，其中，图1为本发明一实施例中土样制备和固结装置的结构示意图；图2为本发明一实施例中支柱的结构示意图；图3为本发明一实施例中底座的底面视图；图4为本发明一实施例中上悬臂的结构示意图；图5为本发明一实施例中上顶杆的结构示意图；图6为本发明一实施例中试样筒的结构示意图；图7为本发明一实施例中固定器的结构示意图。

本发明提供了一种土样制备和固结装置，土样即土壤试样，在本发明中，该土样制备和固结装置包括如下组件：

1、底座

底座1由底座盒以及底座盖构成，底座盖扣在底座盒上，底座盖用于安装构成本发明的其他部件，例如安装驱动螺杆2。底座盖设置在底座盒上，底座盒能够形成一个空腔，该空腔同样具有安装功能，例如安装减速系统13。底座盖用来分隔底座1与其他置于底座1上面的装置，并用于安装调速旋钮和前进、后退开关。调速旋钮用于调节电机转速，从而控制加载速度。前进、后退开关用来控制电机转向，从而控制土样的制备与取出过程。

于底座1上竖直设置有驱动螺杆2，驱动螺杆2与底座1转动配合。驱动螺杆2优选由金属材料制成，驱动螺杆2的主体为圆柱体结构，在驱动螺杆2上通过车削工艺、自驱动螺杆2的中部、向其两端分别形成有上端螺纹段以及下端螺纹段。

具体地，上端螺纹段与下端螺纹段的螺纹旋转方向相反，当驱动螺杆2旋转时，分设在上端螺纹段以及下端螺纹段上的部件能够实现相向或者相反方向的运动。

驱动螺杆2与底座1转动配合，具体是指：在底座盖上设置有止推轴承，驱动螺杆2的一端设置螺杆连接柱，螺杆连接柱穿过止推轴承后插入到底座1内部，这样，驱动螺杆2就能够在止推轴承的作用下相对于底座1转动。而驱动螺杆2上设置的螺杆连接柱则能够与驱动组件连接，从而实现驱动螺杆2与驱动组件之间的动力连接。

2、驱动组件

驱动组件为本发明的动力装置，其主要功能是向驱动螺杆2提供动力，从而使得驱动螺杆2在底座1上转动。

驱动组件包括有驱动装置3，在本发明中，驱动装置3可以为步进电机，也可以为伺服电机。驱动装置3与驱动螺杆2动力连接、用于驱使驱动螺杆2在底座1上旋转。

在本发明的一个实施例中，驱动装置3是通过减速系统13与驱动螺杆2连接的，该减速系统13优选采用齿轮减速系统，用来降低电机转速和提高扭转力矩。在本实施例中，驱动装置3的动力输出轴以及驱动螺杆2上的螺杆连接轴与齿轮减速系统13中的齿轮采用键连接。

当然，减速系统13还可以为皮带减速系统。

为了实现对驱动组件的控制，本发明还提供了控制器，控制器与驱动装置3信号连接、用于控制驱动装置3的启停以及启动后的旋转方向。

在本发明中，控制器包括有用于对驱动装置3进行转速调节的转速调节器以及用于对驱动装置3的转向进行调节的转向调节器。转速调节器可以为电压调节装置，通过调节对驱动装置3的供电电压，实现驱动装置3的转速调节，转速调节器也可以为变频装置，通过变频装置能够对步进式电机进行转速控制。

转向调节器则为能够改变供电电流方向的开关装置，其不仅能够控制驱动装置3的转向，还能够控制驱动装置3的启停。

3、压紧组件

压紧组件为用于对土壤试样进行压紧的组件装置。

具体地，压紧组件包括有上悬臂4以及下悬臂5，上悬臂4套设于驱动螺杆2的上部、并与上端螺纹段螺纹配合，下悬臂5套设于驱动螺杆2的下部、并与下端螺纹段螺纹配合，上悬臂4以及下悬臂5在驱动螺杆2的旋转作用下可相互靠近或相互远离，于上悬臂4上设置有上顶杆6，上顶杆6通过销钉连接在上悬臂4上，于下悬臂5上设置有下顶杆7。上悬臂4设置在上端螺纹段上，下悬臂5设置在下端螺纹段上，驱动螺杆2旋转时，上悬臂4带动的上顶杆6与下悬臂5带动的下顶杆7可相向靠近或者相背远离。例如驱动螺杆2做顺时针转动时可使上、下悬臂(4、5)相向运动，逆时针旋转时可使上、下悬臂(4、5)相离运动。

在本发明中，驱动螺杆2设置有两个，两个驱动螺杆2平行且间隔设置，上悬臂4设置于两个驱动螺杆2之间、其两端分别与两个驱动螺杆2螺纹配合，下悬臂5设置于两个驱动螺杆2之间、其两端分别与两个驱动螺杆2螺纹配合。设置有两个驱动螺杆2，能够提高上悬臂4以及下悬臂5在驱动螺杆2上安装的牢靠程度；设置有两个驱动螺杆2还能提高上悬臂4(上顶杆6)和下悬臂5(下顶杆7)运动的稳定性。

具体地，上悬臂4以及下悬臂5由硬质材料一体成型，例如上悬臂4以及下悬臂5均为铝合金型材，或者上悬臂4以及下悬臂5均由塑料材料通过注塑一体成型。

上顶杆以6及下顶杆7能够插入到试样筒9中与土壤接触，为了满足不同试样筒9的压紧要求，本发明在上顶杆6以及下顶杆7上分别设置了上压帽以及下压帽，上压帽设置在上顶杆6的下端，下压帽设置在下顶杆7的上端，通过上压帽以及下压帽对试样筒9内的土壤施加压紧作用力，通过改变上压帽以及下压帽的尺寸，能够适用于各种不同型号的试样筒9的使用要求，节约设备成本。

4、固定器

固定器8相对于底座1固定设置，与固定器8可拆卸地安装有试样筒9，试样筒9的两端分别为开口结构，上顶杆6可插入至试样筒9的上端开口中、下顶杆7可插入至试样筒9的下端开口中。

具体地，于底座1上竖直设置有支柱10，固定器8设置于支柱10上。

支柱10固定设置在底座1上，其可以通过螺栓固定在底座1上。支柱10具有安装固定器8的功能，同时还具有对驱动螺杆2扶稳的功能。在本实施例中，于支柱10的顶部设置有两个加固支臂11，两个加固支臂11的一端均与支柱10连接，两个加固支臂11的另一端均设置有一个稳定套筒12，两个稳定套筒12分别套设于两个驱动螺杆2上，驱动螺杆2可相对于稳定套筒12旋转，通过设置稳定套筒12保证驱动螺杆2不会上下运动，能够对驱动螺杆2在底座1上的安装进行加固。

为了便于试样筒9在固定器8上的安装与拆卸，本发明对固定器8进行了如下结构设计：固定器8包括有两个弧形板式结构的夹持单元，两个夹持单元铰接、并形成有可打开(可抱合)的管状结构，由两个夹持单元形成的开口端通过销轴或者锁定螺栓固定，试样筒9夹设于两个夹持单元之间。

另外，本发明在夹持单元用于与试样筒9接触的内侧面上设置有加持固定环，于试样筒9的中部并位于试样筒9的外侧面上设置有与加持固定环卡接配合的被夹固定槽；或者，于夹持单元用于与试样筒9接触的内侧面上设置有加持固定槽，于试样筒9的中部并位于试样筒9的外侧面上设置有与加持固定槽卡接配合的被夹固定环。通过设置上述的“槽”与“环”的结构，能够提高试样筒9在固定器8上安装的稳定性。

试样筒9的内径与待制备的土壤试样的直径相同，试样筒9的长度应大于其自身内径的4倍以上，以便能够装填足够的松散土壤。

本发明的设计原理为：利用驱动螺杆2的旋转带动上、下悬臂(6、7)相向运动，对试样筒9内的土体进行压缩，从而进行土体试样制备或固结。通过上述结构设计，本发明的优点如下：1、试样两端同时加载，避免试样出现一端加压过度、另一端加压不足的现象；2、可以调节加载速度，同时利用驱动螺杆2旋转的圈数可对加压荷载进行控制，以满足不同试样的制备要求；3、更换部分零部件即可进行不同尺寸试样的制备；4、同时兼有试样制备和固结功能；5、操作简单方便。

本发明的优势在于试样筒填土后，两头进行压载，其可以解决一端施压过载的问题。并且，两端施压，施加压力恒定，可以使得整体受力均匀，提高密实度。

基于上述的基本结构，本发明还提出了如下几项结构优化：

优化一，于上悬臂4上开设有穿过孔14，上顶杆6的底端设置有上压帽，上压帽可插设于试样筒9中，上压帽的外缘与试样筒9的内侧面滑动接触，穿过孔14的孔直径大于试样筒9的横截面直径，以便取样时不会阻挡自身(上悬臂4)向下运动，“上悬臂4”向下运动的意义是：当试样筒9长而试样短时，上悬臂4施压时会运动到试样筒9的顶端之下；上顶杆6的底端通过穿过孔14、其顶端通过插销固定设置于上悬臂4上。

于下顶杆7的顶端设置有下压帽，下压帽可插设于试样筒9中，下压帽的外缘与试样筒9的内侧面滑动接触。

优化二、设置了压力检测装置15，压力检测装置15包括有压力传感器以及用于对压力数值进行显示的示数器，压力传感器设置于下顶杆7上、用于检测下顶杆7对土壤试样的压力，示数器设置于底座1上。压力检测装置15可以为压力表。

优化三、设置了长度测量装置；长度测量装置包括有刻度尺16以及读数尺17，刻度尺16以及读数尺17分设于上悬臂4以及下悬臂5上、用于对试样筒9内土壤试样长度的测量。在本发明的一个实施例中，刻度尺16安装在下悬臂5上，刻度尺16零刻度线与下压帽的上部平齐，用来显示试样筒9内试样高度；读数尺17安装在上悬臂4的左侧，并在读数尺17中间预留有刻度尺16孔洞，以便刻度16尺可以从中间穿过。读数尺17下部与上压帽的下部平齐，用来测量试样筒9内试样高度。

本发明提供了一种土样制备和固结装置，该土样制备和固结装置包括底座1，在底座1上设置了驱动螺杆2，在驱动螺杆2上设置有螺纹旋转方向相反的上端螺纹段以及下端螺纹段，与驱动螺杆2螺纹配合有上悬臂4以及下悬臂5，在上悬臂上4设置了上顶杆6，在下悬臂5上设置了下顶杆7，同时，本发明在底座1上还设置了固定器8，通过固定器8安装有试样筒9。基于上述结构，当驱动螺杆2旋转时，上悬臂4以及下悬臂5可相向或者背向运动，在进行相向方向运动时，上顶杆6以及下顶杆7能够对试样筒9内的土壤试样进行两端同时压紧作业。通过上述结构设计，本发明的使用能够同时对试样筒9内的土壤试样进行两端压紧，其相比于传统技术中仅进行一端压紧的作业方式而言，本发明制取的土壤试样整体紧密程度一致，解决了传统技术中土壤试样压实操作所存在的土壤紧密度不一致的问题，从而达到提高检测结果准确性的目的。

基于上述的土样制备和固结装置，本发明提供了一种利用上述土样制备和固结装置对土壤试样进行制备以及固结的土样制备和固结方法。

在本发明中，该土样制备和固结方法具体包括如下步骤：

步骤一、将土壤试样装入到试样筒内，然后将试样筒安装到固定器上；

步骤二、将试样筒竖直设置，然后将上顶杆以及下顶杆对准试样筒的端部；

步骤三、使得上顶杆以及下顶杆同时动作对试样筒内的土壤试样的两端同时施加固结作用力。

本发明所提供的土样制备和固结方法可以分为土壤制样以及土壤固结两种类型。

一般情况下，对于土壤试验都需要对土壤进行制样，首先将设备安装好，然后再按照如下步骤进行：

1、打开试样筒的固定器，取出试样筒并在其内壁均匀的涂抹一层凡士林或黄油，避免制样时试样粘结在试样筒上；将试样筒安装回去，将固定器合并后旋紧锁定螺栓对试样筒进行固定。

2、打开销钉，取下上顶杆，向试样筒内装填所需松散土样；装填完毕后安装上顶杆，并用销钉进行固定。

3、调节好电机转速，打开前进开关，使得上下悬臂相向运动，对土体进行压缩。

4、监测刻度尺与压力表，待试样高度或加压荷载达到试验要求时关闭开关。

5、施加压力保持一段时间，以利于土样荷载的扩散；打开后退开关，使得上下顶杆离开土样后即可关闭。

6、打开销钉，取出上顶杆；打开前进开关，使得下顶杆向上运动，推出试样筒内的土体，试样即已制备完成。

制备不同尺寸的试样时，只需更换相应的试样筒、固定器、上压帽和下压帽即可。对于土壤固结作业，其与上述的制样方法步骤基本一致，不同的是：在加载到设计荷载后需要较长时间的静置，在长时间静置时，需要时刻关注压力变化。上述的静置时间一般为0.5-1小时，依据不同土样，静置时间有所不同。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土样制备和固结装置，其特征在于，包括：

底座(1)，于所述底座上竖直设置有驱动螺杆(2)，所述驱动螺杆与所述底座转动配合，自所述驱动螺杆的中部、向其两端分别设置有上端螺纹段以及下端螺纹段，所述上端螺纹段与所述下端螺纹段的螺纹旋转方向相反；

驱动组件，所述驱动组件包括有驱动装置(3)，所述驱动装置与所述驱动螺杆动力连接、用于驱动所述驱动螺杆在所述底座上旋转；

压紧组件，所述压紧组件包括有上悬臂(4)以及下悬臂(5)，所述上悬臂套设于所述驱动螺杆的上部、并与所述上端螺纹段螺纹配合，所述下悬臂套设于所述驱动螺杆的下部、并与所述下端螺纹段螺纹配合，所述上悬臂以及所述下悬臂在所述驱动螺杆的旋转作用下可相互靠近或相互远离，于所述上悬臂上设置有上顶杆(6)，于所述下悬臂上设置有下顶杆(7)；

固定器(8)，所述固定器相对于所述底座固定设置，与所述固定器可拆卸地安装有试样筒(9)，所述试样筒的两端分别为开口结构，所述上顶杆可插入至所述试样筒的上端开口中、所述下顶杆可插入至所述试样筒的下端开口中。

2.根据权利要求1所述的土样制备和固结装置，其特征在于，

所述驱动螺杆设置有两个，两个所述驱动螺杆平行且间隔设置，所述上悬臂设置于两个所述驱动螺杆之间、其两端分别与两个所述驱动螺杆螺纹配合，所述下悬臂设置于两个所述驱动螺杆之间、其两端分别与两个所述驱动螺杆螺纹配合。

3.根据权利要求1所述的土样制备和固结装置，其特征在于，

于所述底座上竖直设置有支柱(10)，所述固定器设置于所述支柱上。

4.根据权利要求3所述的土样制备和固结装置，其特征在于，

于所述支柱的顶部设置有加固支臂(11)，所述加固支臂的一端与所述支柱连接，所述加固支臂的另一端设置有稳定套筒(12)，所述稳定套筒套设于所述驱动螺杆上，所述驱动螺杆可相对于所述稳定套筒旋转。

5.根据权利要求1所述的土样制备和固结装置，其特征在于，

所述驱动组件包括有所述驱动装置以及减速系统(13)，所述减速系统设置于所述底座内，所述驱动装置通过所述减速系统与所述驱动螺杆动力连接；

所述驱动组件还包括有控制器，所述控制器与所述驱动装置信号连接、用于控制所述驱动装置的启停以及启动后的旋转方向。

6.根据权利要求1所述的土样制备和固结装置，其特征在于，

所述固定器包括有两个弧形板式结构的夹持单元，两个所述夹持单元铰接、并形成有可打开的管状结构，由两个所述夹持单元形成的开口端通过销轴固定，所述试样筒夹设于两个所述夹持单元之间。

7.根据权利要求6所述的土样制备和固结装置，其特征在于，

于所述夹持单元用于与所述试样筒接触的内侧面上设置有加持固定环，于所述试样筒的中部并位于所述试样筒的外侧面上设置有与所述加持固定环卡接配合的被夹固定槽；

或，

于所述夹持单元用于与所述试样筒接触的内侧面上设置有加持固定槽，于所述试样筒的中部并位于所述试样筒的外侧面上设置有与所述加持固定槽卡接配合的被夹固定环。

8.根据权利要求1所述的土样制备和固结装置，其特征在于，

于所述上悬臂上开设有穿过孔(14)，所述上顶杆的底端设置有上压帽，所述上压帽可插设于所述试样筒中，所述上压帽的外缘与所述试样筒的内侧面滑动接触，所述穿过孔的孔直径大于所述试样筒的横截面直径；

所述上顶杆的底端穿过所述穿过孔、其顶端通过插销固定设置于所述上悬臂上；

优选地，于所述下顶杆的顶端设置有下压帽，所述下压帽可插设于所述试样筒中，所述下压帽的外缘与所述试样筒的内侧面滑动接触。

9.根据权利要求1至8任一项所述的土样制备和固结装置，其特征在于，

还包括有压力检测装置(15)，所述压力检测装置包括有压力传感器以及用于对压力数值进行显示的示数器，所述压力传感器设置于所述下顶杆上、用于检测所述下顶杆对土壤试样的压力，所述示数器设置于所述底座上；

优选地，还包括有长度测量装置；

所述长度测量装置包括有刻度尺(16)以及读数尺(17)，所述刻度尺以及所述读数尺分设于所述上悬臂以及所述下悬臂上、用于对所述试样筒内土壤试样长度的测量。

10.一种土样制备和固结方法，其特征在于，

使用如权利要求1至9任一项所述的土样制备和固结装置对土壤试样进行压实固结操作；

所述的土样制备和固结方法具体包括：

步骤一、将土壤试样装入到试样筒内；

步骤二、将上顶杆以及下顶杆对准试样筒的端部，然后使得上顶杆以及下顶杆同时动作对试样筒内的土壤试样的两端同时施加压紧作用力。