CN111579366A - 一种土壤承压和剪切实验测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤承压和剪切实验测试装置，包括自升降支架本体、压力测量部件和扭矩测量部件；所述自升降支架本体包括下底座和自升降系统，所述下底座顶面固定连接有左支架和右支架，所述左支架与所述右支架之间固定连接有上支架；所述上支架的底部安装有丝杠升降机，所述丝杠升降机的输出端连接有丝杠，所述上支架底部安装有位移传感器，所述丝杠上连接有压力测量部件；所述压力测量部件的下方通过固定轴连接有扭矩测量部件，所述丝杠位于所述固定轴的内部；所述扭矩测量部件的底部可拆卸连接有一体式贯入部件。本发明适用于测量土壤力学特性，一体式贯入部件在进行土壤承压测试和剪切测试时无需反复拆卸承压板和剪切盘。

Description

一种土壤承压和剪切实验测试装置

技术领域

本发明涉及土壤测试装置，尤其涉及一种土壤承压和剪切实验测试装置。

背景技术

土壤的物理力学特性对车辆的牵引控制性能有着很大的影响，对土壤物理力学特性的研究，有助于评估车辆的路面通过性，优化其驱动性能并进行安全的路径规划。为了深入分析土壤的物理力学特性，需要对土壤的物理、力学参数进行测量，土壤的物理参数主要包括粒级配、颗粒比重、容重和孔隙比等，这些参数可通过土力学的方法较为直观地测量并计算出来。土壤的力学特性参数主要包括内聚力c、内摩擦角剪切变形模量K、沉陷指数n、内聚力变形模量kc 以及摩擦变形模量等，其中c、和K 用于表征土壤的剪切特性，而kc、和n主要用于表征土壤的承压特性。

目前用于测量土壤力学特性的装置一般只局限于测量单一方面的土壤力学特性，通过使用不同的测量装置才能对土壤力学特性进行综合测量，缺少对土壤力学特性进行综合测量的装置；即便是能够对土壤承压和剪切特性进行综合测量的装置，在进行土壤承压实验测试和剪切实验测试时也需要不停的拆卸安装承压板和剪切盘，操作比较繁琐，费时费力。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种土壤承压和剪切实验测试装置，所述测试装置中承压板和剪切盘为一体式设计，在进行土壤承压和剪切实验时无需对承压板和剪切盘进行反复的拆卸安装，操作简单，省时省力。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种土壤承压和剪切实验测试装置，包括支架本体、压力测量部件和扭矩测量部件；其特征在于：所述支架本体为自升降支架本体，所述自升降支架本体包括下底座和自升降系统，所述下底座顶面固定连接有左支架和右支架，且所述左支架和右支架相向连接，所述左支架与所述右支架之间固定连接有上支架，所述下底座位于所述左支架与所述右支架之间的部分为开口结构；所述左支架与所述右支架的外侧均设有自升降系统；

所述上支架的底部安装有丝杠升降机，所述丝杠升降机的输出端连接有丝杠，所述丝杠上套接有与其相匹配的丝杠螺母，所述丝杠螺母的左右两侧均固定连接有延伸板，所述上支架与所述延伸板之间设有位移传感器；所述自升降系统与所述延伸板可拆卸连接；

所述丝杠螺母的底部固定连接有压力测量部件，且所述丝杠穿过所述压力测量部件；所述压力测量部件的下方通过固定轴连接有扭矩测量部件；所述丝杠的下半部分位于所述固定轴的内部；

所述扭矩测量部件的底部可拆卸连接有用于测量土壤承压特性和剪切特性的一体式贯入部件。

进一步的，所述一体式贯入部件包括法兰盘，所述法兰盘的底部左右转动连接有活动球，所述活动球的底部通过第一连接轴固定连接有用于测量土壤承压特性的承压板；所述活动球的左侧通过第二连接轴固定连接有用于测量土壤剪切特性的剪切盘，所述第一连接轴、所述第二连接轴与所述法兰盘之间均设有限位固定装置，所述法兰盘与所述扭矩测量部件之间可拆卸连接。

进一步的，所述法兰盘的底部固定连接有第一安装杆和第二安装杆，所述第一安装杆与所述第二安装杆前后对称设置，所述第一安装杆与所述第二安装杆的端部通过第三安装杆固定连接，所述第一安装杆、第二安装杆和第三安装杆形成一个三角形结构；

所述活动球的中心设有前后方向的通孔，所述通孔处设有转动杆，所述转动杆穿过所述活动球，所述第三安装杆位于所述转动杆内，且所述第三安装杆与所述转动杆之间转动连接。

进一步的，所述限位固定装置包括两个限位杆，两个所述限位杆固定且对称设置在所述法兰盘的底部，每个所述限位杆的底部均固设有限位板，所述限位板的底部固设有限位球；

所述第一连接轴的右侧和所述第二连接轴的顶部均设有与所述限位球相匹配的限位机构；

所述限位机构包括设在所述第一连接轴右侧和所述第二连接轴顶部的限位槽，所述限位槽的上半部分为锥形槽，所述限位槽的下半部分为与所述限位球相匹配的半球形槽，所述锥形槽的底部直径与所述半球形槽的直径相同，所述锥形槽的内侧设有用于固定限位球的第一弹簧钢，所述限位板的底面，以及所述第一连接轴和第二连接轴与所述限位板相对应的位置处均设有磁力贴片。

进一步的，所述剪切盘包括剪切盘本体和位于所述剪切盘本体底部的十字爪牙，所述剪切盘本体为底面开口的空腔结构，所述十字爪牙将所述剪切盘本体的底面均分成四部分，所述剪切盘本体的顶面设有与所述空腔结构连通的排土孔。

进一步的，所述自升降系统包括与所述延伸板可拆卸连接的连接杆，所述连接杆远离所述延伸板的一端穿过其对应的左支架或者右支架，所述连接杆穿过所述左支架或者右支架的一端固定连接有推板，所述推板的前端和后端均固定连接有升降杆；每个所述升降杆的底部均固定连接有固定柱，所述下底座的四角处均设有用于所述固定柱穿过的升降孔；所述固定柱的底部为锥形结构；

所述左支架与所述右支架上均设有用于所述连接杆上下移动的滑动槽，所述滑动槽的底部设有限位块，所述连接杆与所述滑动槽对应的位置处设有与所述限位块相匹配的凹槽。

进一步的，所述连接杆靠近所述延伸板的一端可拆卸连接有第一磁铁，所述延伸板靠近所述连接杆的一端设有与所述第一磁铁相匹配的第二磁铁；

所述第一连接杆靠近所述延伸板的一端顶部和底部分别设有第二弹簧钢和第三弹簧钢。

进一步的，所述压力测量部件包括压力测量部件外壳，所述压力测量部件外壳内安装有压力传感器，所述压力传感器的下方设有与所述固定轴相配合的直线轴承，所述直线轴承固定连接在所述压力测量部件外壳上；

所述固定轴位于所述直线轴承下方处具有轴颈段，所述轴颈段为具有深度的沿圆周方向的整圈凹槽，所述压力测量部件外壳在与轴颈段对应位置上设有限位螺母，所述限位螺母通过轴颈段限制所述固定轴竖直方向运动并能使所述固定轴旋转。

进一步的，所述扭矩测量部件包括扭转传感器，所述扭转传感器的下方可拆卸连接有轴承座，所述轴承座上设有与其相匹配的压力轴承，所述压力轴承只承载轴向压力，所述压力轴承与所述扭转传感器之间不接触；所述固定轴穿过所述扭转传感器与所述压力轴承连接。

进一步的，所述下底座的底部设有移动轮。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的改进之处在于，

1、本发明的土壤承压和剪切实验测试装置，将承压板和剪切盘设置成一体式结构，在进行土壤的承压和剪切测试时无需反复的拆卸和安装承压板和剪切盘，只需转动活动球，将承压板或者剪切盘转动至活动球的下方即可进行测试，同时，限位固定装置将暂未使用的承压板或剪切盘进行固定，不会影响正在使用的剪切盘或者承压板工作，操作简单，省时省力；

2、本发明的土壤承压和剪切实验测试装置支架本体采用自升降式结构，在进行室内土槽实验时，将土槽放置到下底座的开口处即可进行实验，在进行室外土壤实验时，可通过移动轮将装置移动到所要测试的位置，通过自升降系统将固定柱下放，相应的将支架本体进行提升，以便将固定柱插入土壤中进行测试。

3、本发明中的土壤承压和剪切实验测试装置的自升降系统，以及承压板和剪切盘对土壤作用力的动力系统采用同一个丝杠升降机，一个动力装置实现两个动力系统的需求，可节省电能，同时，减轻了整个装置的质量，操作更加简单，使用便捷。

附图说明

图1为本发明土壤承压和剪切实验测试装置结构示意图。

图2为本发明一体式贯入部件进行承压实验测试时的结构主视图。

图3为本发明一体式贯入部件进行承压实验测试时的结构侧视图。

图4为本发明活动球与法兰盘连接结构示意图。

图5为本发明一体式贯入部件进行剪切实验测试时的结构主视图。

图6为本发明限位固定装置结构示意图。

图7为本发明第一连接轴与承压板连接结构示意图。

图8为本发明第二连接轴与剪切盘连接结构示意图。

图9为本发明自升降系统结构示意图。

图10为本发明延伸板与连接杆连接结构示意图。

图11为本发明连接杆靠近延伸板一端结构侧视图。

图12为本发明下底座结构俯视图。

图13为本发明压力测量部件与扭矩测量部件连接结构示意图。

其中：1-下底座，101-升降孔，2-左支架，201-滑动槽，3-右支架，4-上支架，5-丝杠升降机，6-丝杠，7-丝杠螺母，8-延伸板，801-第二磁铁，9-位移传感器，10-固定轴，11-法兰盘，111-第一安装杆，112-第二安装杆，113-第三安装杆，12-活动球，121-转动杆，13-第一连接轴，14-承压板，15-第二连接轴，16-剪切盘，161-剪切盘本体，162-十字爪牙，163-排土孔，171-限位杆，172-限位板，173-限位球，18-限位槽，181-锥形槽，182-半球形槽，183-第一弹簧钢，19-安装箱，191-连接杆，192-推板，193-升降杆，194-固定柱，195-凹槽，196-第一磁铁，197-第二弹簧钢，198-第三弹簧钢，20-压力测量部件，201-压力测量部件外壳，202-压力传感器，203-直线轴承，204-限位螺母，21-扭矩测量部件，211-扭转传感器，212-轴承座，213-压力轴承，22-移动轮。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

实施例一：

参照附图1-13所示的一种土壤承压和剪切实验测试装置，包括支架本体、压力测量部件和扭矩测量部件；所述支架本体为自升降支架本体，所述自升降支架本体包括下底座1和自升降系统，所述下底座1为金属材质的矩形结构，所述下底座1顶面焊接有左支架2和右支架3，且所述左支架2和右支架3相向设置，所述左支架2与所述右支架3的顶部之间焊接固定有上支架4，所述下底座1位于所述左支架2与所述右支架3之间的部分为开口结构，所述左支架2与所述右支架3的外侧均设有自升降系统，所述下底座1的底部设有移动轮22，所述移动轮22上设有锁止装置。

进一步的，所述上支架4的底部安装有丝杠升降机5，所述丝杠升降机5的输出端连接有丝杠6，所述丝杠6上套接有与其相匹配的丝杠螺母7，所述丝杠螺母7的两侧均焊接固定有延伸板8，所述上支架4与所述延伸板8之间设有位移传感器9；所述位移传感器9为拉线式位移传感器，所述拉线式位移传感器安装在所述上支架4上，所述拉线式位移传感器的拉线固定在所述延伸板8上。所述丝杠升降机5工作时带动丝杠螺母7在丝杠6上上下移动，延伸板8随着丝杠螺母7的移动而上下移动，位移传感器9通过拉线的长度变化测量出丝杠螺母7的移动位移。

进一步的，所述自升降系统包括与所述延伸板8可拆卸连接的连接杆191，所述连接杆191靠近所述延伸板8的一端设有开槽，所述开槽中可拆卸连接有第一磁铁196，具体为所述连接杆191的开槽处与第一磁铁196通过卡扣结构连接，所述延伸板8靠近所述连接杆191的一端设有与所述第一磁铁196相匹配的第二磁铁801；所述第一磁铁196和所述第二磁铁801的磁力能够保证延伸板8在上下移动时可以带动连接杆191随之一起上下移动。

所述连接杆191远离所述延伸板8的一端穿过其对应的左支架2或者右支架3，所述左支架2与所述右支架3上均设有用于所述连接杆191上下移动的滑动槽201，所述滑动槽201的底部设有限位块202，所述连接杆191与所述滑动槽201对应的位置处设有与所述限位块202相匹配的凹槽195；所述连接杆191向下移动至滑动槽201的底部时，限位块202与凹槽195相匹配，连接杆191不能继续向下移动，丝杠升降机5继续转动，丝杠螺母7继续带动延伸板8向下移动，延伸板8与连接杆191分离开。

所述连接杆191穿过所述左支架2或者右支架3的一端焊接固定有推板192，所述推板192沿着所述左支架2和右支架3的前后方向延伸，所述推板192的前端和后端均焊接固定有升降杆193；每个所述升降杆193的底部均焊接固定有固定柱194，所述下底座1的四角处均设有用于所述固定柱194穿过的升降孔101；所述固定柱194的底部为锥形结构；

进一步的，所述连接杆191靠近所述延伸板8的一端顶部和底部分别设有第二弹簧钢197和第三弹簧钢198，所述第二弹簧钢197和第三弹簧钢198形成一个喇叭状结构，将延伸板8的端部进行包裹，固定柱194在向土壤中下陷时，由于土壤的阻力作用，会将连接杆191相对于延伸板8向上推动，延伸板8在第二弹簧钢197和第三弹簧钢198的锁紧作用下保证连接杆191不会相对于延伸板8向上移动，同时，当连接杆191移动至滑动槽202的底部时，第二弹簧钢197和第三弹簧钢198不会阻碍延伸板8继续向下移动。

进一步的，所述丝杠螺母7的底部固定连接有压力测量部件20，所述压力测量部件20包括压力测量部件外壳201，所述压力测量部件外壳201焊接在所述丝杠螺母7的底部，所述压力测量部件外壳201内安装有压力传感器202，所述压力传感器202的下方设有与所述固定轴10相配合的直线轴承203，所述直线轴承203通过螺栓连接在所述压力测量部件外壳201上；所述固定轴10的顶端穿过所述压力测量部件外壳201的底部伸入所述压力测量部件外壳201中，所述固定轴10位于所述直线轴承203下方处具有轴颈段，所述轴颈段为具有深度的沿圆周方向的整圈凹槽，所述压力测量部件外壳201在与轴颈段对应位置上设有限位螺母204，所述限位螺母204通过轴颈段限制所述固定轴10竖直方向运动并能使所述固定轴10旋转。

所述固定轴10为顶部开口的中空结构，所述丝杠6的底部穿过所述压力测量部件外壳201的顶部，并延伸至所述固定轴10内。所述丝杠螺母7上下移动时，带动所述压力测量部件20以及所述固定轴10整体随之上下移动。

所述固定轴10的底部连接有扭矩测量部件21；所述扭矩测量部件21包括扭转传感器211，所述扭转传感器211的下方设有与所述扭转传感器211螺栓连接的轴承座212，所述轴承座212上设有与所述轴承座212相配合的只承载轴向压力的压力轴承213，所述压力轴承213与所述扭转传感器211之间不接触，留有1-2mm的间隙，减少扭矩测量部件21内部摩擦而影响结果的准确性；所述固定轴10的底部穿过所述扭转传感器211，与压力轴承213相配合，所述固定轴10的顶部与所述直线轴承203配合，所述固定轴10的底部与所述压力轴承213配合，将压力测量部件20和扭矩测量部件21连接起来，所述固定轴10位于竖直状态，只测量轴向力，保证测量的数据的准确性。在扭矩传感器211进行扭转时，由于压力轴承213的作用，使固定轴10不随着扭矩传感器211转动，因此，在扭矩传感器211测量扭矩时，压力传感器202不承载压力，而在压力传感器202承载压力时，扭矩传感器211不受扭矩作用，因此，压力测量部件20和扭矩测量部件21之间是单独进行工作的，彼此互不干涉。

进一步的，所述扭矩测量部件21的底部可拆卸连接有用于测量土壤承压特性和剪切特性的一体式贯入部件，所述一体式贯入部件位于所述下底座1的开口结构正上方。

具体的，所述一体式贯入部件包括法兰盘11，所述法兰盘11与所述轴承座212之间使用螺栓可拆卸连接；所述法兰盘11的底部焊接固定有第一安装杆111和第二安装杆112，所述第一安装杆111与所述第二安装杆112前后对称设置，所述第一安装杆111与所述第二安装杆112的端部通过第三安装杆113焊接固定，所述第一安装杆111、第二安装杆112和第三安装杆113形成一个三角形结构；所述第三安装杆113上转动连接有活动球12，所述活动球12的中心设有前后方向的通孔，所述通孔处设有转动杆121，所述转动杆121穿过所述活动球12，且所述转动杆121与所述活动球12焊接固定；所述第三安装杆113位于所述转动杆121内，且所述第三安装杆113与所述转动杆121之间使用轴承转动连接，由于第三安装杆113是固定的，因此，转动活动球12，活动球12带动转动杆121和轴承一起左右转动。

所述活动球12的底部焊接有第一连接轴13，所述第一连接轴13的底部焊接固定有用于测量土壤承压特性的承压板14。

所述活动球12的左侧焊接有第二连接轴15，所述第二连接轴15的端部焊接固定有用于测量土壤剪切特性的剪切盘16，所述第一连接轴13、第二连接轴15与所述法兰盘11之间均设有限位固定装置。

所述限位固定装置包括两个限位杆171，两个所述限位杆171焊接且对称设置在所述法兰盘11的底部，每个所述限位杆171的底部均焊接固定有限位板172，所述限位板172的底部高度与所述活动球12的第二连接轴15处于水平状态时的上端面高度相同，所述限位板172的底部设有限位球173；

所述第一连接轴13的右侧，以及所述第二连接轴15顶部均开设有限位槽18，所述限位槽18的上半部分为锥形槽181，所述限位槽18的下半部分为与所述限位球173相匹配的半球形槽182，所述锥形槽181的底部直径与所述半球形槽182的直径相同，所述锥形槽181保证所述第一连接轴13和第二连接轴15在转动时，不会受到限位球173的阻碍；当所述第一连接轴13或者第二连接轴15转动到水平位置时，对应的第二连接轴15或第一连接轴13刚好位于竖直位置。所述锥形槽181的内侧设有用于固定限位球173的第一弹簧钢183，所述第一弹簧钢183的顶面为水平结构，内侧面为弧形结构，外侧面与锥形槽181结构相匹配，且所述第一弹簧钢183的外侧面与所述锥形槽181的表面焊接固定。所述第一弹簧钢183内侧面的弧形结构与所述限位球173结构相匹配，所述第一弹簧钢183的顶面与内侧面连接处为倒圆角连接。当第二连接轴15从竖直位置向水平位置转动（向上转动）时，限位球173最先接触到第二连接轴15右侧锥形槽181表面的第一弹簧钢183，并对第一弹簧钢183进行压缩，此时限位球173不会影响第二连接轴15的转动，当限位球173转动至半球形槽182中时，限位板172对第二连接轴15进行限位，此时，第二连接轴15刚好位于水平位置，第二连接轴15右侧锥形槽181表面的第一弹簧钢183恢复形变，将限位球173的顶部进行限位固定，同时，由于第二连接轴15上的第一弹簧钢183受到限位球173的限位作用，第二连接轴15不能向下移动，第二连接轴15被固定在水平位置。第二连接轴15向下转动，以及第一连接轴13向上和向下转动的原理与第二连接轴15向上转动的原理相同。

为了保证第一连接轴13和第二连接轴15能够固定的更加牢靠，在限位板172的底部以及第一连接轴13和第二连接轴15相对应的位置处设有磁力贴片，磁力贴片的磁力能够将第一连接轴13、第二连接轴15与限位板172固定，同时，在人力的作用下还能够分开。

进一步的，所述剪切盘16包括剪切盘本体161和位于所述剪切盘本体161底部的十字爪牙162，所述剪切盘本体161为底面开口的空腔结构，所述十字爪牙162将所述剪切盘本体161的底面均分成四部分，所述空腔结构能够容纳所述十字爪牙162转动而堆积的土壤，所述剪切盘本体161的顶面设有与所述空腔结构连通的排土孔163，当土壤堆满剪切盘本体161后从排土孔163中排出，防止十字爪牙162处土壤堆积影响测量的准确性。

本发明的土壤承压和剪切实验测试装置具体操作方法为：在进行室内测试时，将固定柱194提起悬空，移动轮22锁止，将连接杆191中的第一磁铁196取出，保证连接杆191不会随着延伸板8的上下移动而移动，将实验土槽放置在下底座1的开口结构处进行实验；在进行室外实验时，通过移动轮22将实验测试装置移动至实验地点，启动丝杠升降机5，丝杠螺母6带动延伸板8向下移动，从而带动连接杆191在滑动槽202中向下移动，连接杆191带动推板192、升降杆193和固定柱194向下移动，整个下底座1及其下底座1上的装置随之向上移动，固定柱194插入待测试的土壤中，待连接杆191向下移动至滑动槽202的底部时，固定柱194不再继续向下移动；丝杠升降机5继续工作，延伸板8和连接杆191脱离，丝杠螺母7带动延伸板8和一体式贯入部件上下移动，调节一体式贯入部件的下陷量。

测量土壤承压特性时，旋转活动球12，将承压板14旋转到活动球12的下方，此时，承压板14位于土壤的正上方，将第二连接轴15与法兰盘11进行固定。当承压板14进入土壤后，由于土壤的反作用力，固定轴10下端顶住压力轴承213，上端顶住压力传感器202的触头，由此可采集压力传感器信号，得到土壤的承压特性参数。

测量土壤剪切特性时，旋转活动球12，将剪切盘16旋转到活动球12的下方，此时承压板14位于活动球12的右侧，将第一连接轴13与法兰盘11进行固定。当剪切盘16进入土壤后，先采集一个压力传感器的二心号，然后保持剪切盘16贯入土壤的深度不变，扭转扭矩传感器211，剪切盘16随之转动，而固定轴10不随扭矩传感器211转动，由此可采集扭矩传感器的信号，得到土壤的剪切特性参数。在剪切盘16剪切土壤时，十字爪牙162由于转动堆积的土壤进入到剪切盘本体161的空腔中，当空腔中容纳土壤时，剪切盘本体161顶面与其想通的排土孔163将空腔中的额气体排出，当剪切盘本体161中土壤堆积满以后，剪切盘本体161中的土壤从排土孔163排出，保证了测量数据的准确性。

实施例二：

实施例二与实施例一的不同之处仅在于：第一磁铁196采用具有强磁性的电磁铁，在左支架2和右支架3上均设有用于控制所述第一磁铁196的控制器。

在进行室内实验时，将第一磁铁196保持不通电状态，第一磁铁196在不通电时没有磁性，因此，连接杆191不会随着延伸板8的上下移动而移动；在进行室外实验时，通过固定柱194的下降高度，设定第一磁铁196的通电时间，当连接杆191下降至滑动槽201底部时，第一磁铁196断电，在电磁铁断电的瞬间失去磁性，延伸板8与连接杆191之间不再具有吸引力，延伸板8在继续下降的过程中与连接杆191脱离，进一步的进行土壤的承压实验和剪切实验。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种土壤承压和剪切实验测试装置，包括支架本体、压力测量部件和扭矩测量部件；其特征在于：所述支架本体为自升降支架本体，所述自升降支架本体包括下底座(1)和自升降系统，所述下底座(1)顶面固定连接有左支架(2)和右支架(3)，且所述左支架(2)和右支架(3)相向设置，所述左支架(2)与所述右支架(3)之间固定连接有上支架(4)，所述下底座(1)位于所述左支架(2)与所述右支架(3)之间的部分为开口结构；所述左支架(2)与所述右支架(3)的外侧均设有自升降系统；

所述上支架(4)的底部安装有丝杠升降机(5)，所述丝杠升降机(5)的输出端连接有丝杠(6)，所述丝杠(6)上套接有与其相匹配的丝杠螺母(7)，所述丝杠螺母(7)的左右两侧均固定连接有延伸板(8)，所述上支架(4)与所述延伸板(8)之间设有位移传感器(9)；所述自升降系统与所述延伸板(8)可拆卸连接；

所述丝杠螺母(7)的底部固定连接有压力测量部件(20)，且所述丝杠(6)穿过所述压力测量部件(20)；所述压力测量部件(20)的下方通过固定轴(10)连接有扭矩测量部件(21)；所述丝杠(6)的下半部分位于所述固定轴(10)的内部；

所述扭矩测量部件(21)的底部可拆卸连接有用于测量土壤承压特性和剪切特性的一体式贯入部件。

2.根据权利要求1所述的一种土壤承压和剪切实验测试装置，其特征在于：所述一体式贯入部件包括法兰盘(11)，所述法兰盘(11)的底部左右转动连接有活动球(12)，所述活动球(12)的底部通过第一连接轴(13)固定连接有用于测量土壤承压特性的承压板(14)；所述活动球(12)的左侧通过第二连接轴(15)固定连接有用于测量土壤剪切特性的剪切盘(16)，所述第一连接轴(13)、所述第二连接轴(15)与所述法兰盘(11)之间均设有限位固定装置，所述法兰盘(11)与所述扭矩测量部件之间可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的一种土壤承压和剪切实验测试装置，其特征在于：所述法兰盘(11)的底部固定连接有第一安装杆(111)和第二安装杆(112)，所述第一安装杆(111)与所述第二安装杆(112)前后对称设置，所述第一安装杆(111)与所述第二安装杆(112)的端部通过第三安装杆(113)固定连接，所述第一安装杆(111)、第二安装杆(112)和第三安装杆(113)形成一个三角形结构；

所述活动球(12)的中心设有前后方向的通孔，所述通孔处设有转动杆(121)，所述转动杆(121)穿过所述活动球(12)，所述第三安装杆(113)位于所述转动杆(121)内，且所述第三安装杆(113)与所述转动杆(121)之间转动连接。

4.根据权利要求2所述的一种土壤承压和剪切实验测试装置，其特征在于：所述限位固定装置包括两个限位杆(171)，两个所述限位杆(171)固定且对称设置在所述法兰盘(11)的底部，每个所述限位杆(171)的底部均固设有限位板(172)，所述限位板(172)的底部固设有限位球(173)；

所述第一连接轴(13)的右侧和所述第二连接轴(15)的顶部均设有与所述限位球(173)相匹配的限位机构；

所述限位机构包括设在所述第一连接轴(13)右侧和所述第二连接轴(15)顶部的限位槽(18)，所述限位槽(18)的上半部分为锥形槽(181)，所述限位槽(18)的下半部分为与所述限位球(173)相匹配的半球形槽(182)，所述锥形槽(181)的底部直径与所述半球形槽(182)的直径相同，所述锥形槽(181)的内侧设有用于固定限位球(173)的第一弹簧钢(183)；所述限位板(172)的底面，以及所述第一连接轴(13)和第二连接轴(15)与所述限位板(172)相对应的位置处均设有磁力贴片。

5.根据权利要求2所述的一种土壤承压和剪切实验测试装置，其特征在于：所述剪切盘(16)包括剪切盘本体(161)和位于所述剪切盘本体(161)底部的十字爪牙(162)，所述剪切盘本体(161)为底面开口的空腔结构，所述十字爪牙(162)将所述剪切盘本体(161)的底面均分成四部分，所述剪切盘本体(161)的顶面设有与所述空腔结构连通的排土孔(163)。

6.根据权利要求1所述的一种土壤承压和剪切实验测试装置，其特征在于：所述自升降系统包括与所述延伸板(8)可拆卸连接的连接杆(191)，所述连接杆(191)远离所述延伸板(8)的一端穿过其对应的左支架(2)或者右支架(3)，所述连接杆(191)穿过所述左支架(2)或者右支架(3)的一端固定连接有推板(192)，所述推板(192)的前端和后端均固定连接有升降杆(193)；每个所述升降杆(193)的底部均固定连接有固定柱(194)，所述下底座(1)的四角处均设有用于所述固定柱(194)穿过的升降孔(101)；所述固定柱(194)的底部为锥形结构；

所述左支架(2)与所述右支架(3)上均设有用于所述连接杆(191)上下移动的滑动槽(201)，所述滑动槽(201)的底部设有限位块(202)，所述连接杆(191)与所述滑动槽(201)对应的位置处设有与所述限位块(202)相匹配的凹槽(195)。

7.根据权利要求6所述的一种土壤承压和剪切实验测试装置，其特征在于：所述连接杆(191)靠近所述延伸板(8)的一端可拆卸连接有第一磁铁(196)，所述延伸板(8)靠近所述连接杆(191)的一端设有与所述第一磁铁(196)相匹配的第二磁铁(801)；

所述第一连接杆(191)靠近所述延伸板(8)的一端顶部和底部分别设有第二弹簧钢(197)和第三弹簧钢(198)。

8.根据权利要求1所述的一种土壤承压和剪切实验测试装置，其特征在于：所述压力测量部件(20)包括压力测量部件外壳(201)，所述压力测量部件外壳(201)内安装有压力传感器(202)，所述压力传感器(202)的下方设有与所述固定轴(10)相配合的直线轴承(203)，所述直线轴承(203)固定连接在所述压力测量部件外壳(201)上；

所述固定轴(10)位于所述直线轴承(203)下方处具有轴颈段，所述轴颈段为具有深度的沿圆周方向的整圈凹槽，所述压力测量部件外壳(201)在与轴颈段对应位置上设有限位螺母(204)，所述限位螺母(204)通过轴颈段限制所述固定轴(10)竖直方向运动并能使所述固定轴(10)旋转。

9.根据权利要求1所述的一种土壤承压和剪切实验测试装置，其特征在于：所述扭矩测量部件(21)包括扭转传感器(211)，所述扭转传感器(211)的下方可拆卸连接有轴承座(212)，所述轴承座(212)上设有与其相匹配的压力轴承(213)，所述压力轴承(213)只承载轴向压力，所述压力轴承(213)与所述扭转传感器(211)之间不接触；所述固定轴(10)穿过所述扭转传感器(211)与所述压力轴承(213)连接。

10.根据权利要求1所述的一种土壤承压和剪切实验测试装置，其特征在于：所述下底座(1)的底部设有移动轮(22)。

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