CN106568628B - 一种土样制样实验设备 - Google Patents

Abstract

一种土样制样实验设备及土工试验设备技术领域，包括抬升装置、立柱、底板、顶板，顶板与立柱上端相连，底板与立柱下端相连，抬升装置位于顶板与底板之间，顶板上设有限位柱，限位柱下方设有土样定型套筒，土样定型套筒放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块相连，主控模块连接有计时器，计时器用于记录抬升装置的工作时间，主控模块上设有控制指令输入端。

Description

一种土样制样实验设备

技术领域

本发明涉及土工试验设备技术领域，具体是一种土样制样实验设备。

背景技术

土是一种天然的，被广泛使用的颗粒材料，也是岩土工程、地质灾害领域的重要研究对象，特别是当前大量高填方和挖山填地工程在国内大范围开展。因此，重塑土的力学强度、土水特征曲线和崩解等试验，对理解细颗粒土及其充填材料的行为和性质具有重要的科学和工程意义。现有的重塑土样制备多采用人工多层击实的方法，此过程受人为因素的影响较大，致使易分层导致样品均匀性差。此外由于人工击实，制样时间较长，成样率低，在操作过程中还容易导致样品外观破损。由于采用多层冲击，所以无法利用这样的土样进行连续分析。而土样成型连续分析尚属空白领域，只有得到有连续变化的土样样本群才能进行实验。因此，需要一种的新的，便捷的，快速的方法便于精确地控制均匀性以提高样品质量及外观的重塑土制样装置和制样方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种土样制样实验设备，以解决现有技术土样制备样品均匀性差的问题。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。

抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。

底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。

底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。

上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。

主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。

土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。

主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。

立柱3位于顶板1与抬升板9之间的部分套有缓冲弹簧11。

土样定型套筒5与套筒底座6通过扣环12相互连接，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈，套筒底座6上部设有与套筒外延圈大小对应的底座外延圈，扣环12扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。

扣环12由两个半圆形扣条组成，扣条凹陷的面上设有凹槽， 两个半圆形扣条的一端通过铰链121连接，另一端通过扣锁120连接。

设备还包括脱模套筒13，脱模套筒13上部设有脱模外延圈，脱模外延圈与套筒外延圈大小对应，土样定型套筒5与脱模套筒13通过扣环12相连，土样定型套筒5的内壁直径小于脱模套筒13内壁直径。

土样定型套筒5上部套有固定套14，固定套14内壁分为螺纹段144、伸缩段143；螺纹段144内径与土样定型套筒5外径相同，螺纹段144上设有螺纹，土样定型套筒5外壁上部设有与之对应的螺纹；伸缩段143内径与限位柱4外径相同，固定套14上伸缩段143对应位置上设有插销通孔142，限位柱4设有插销孔40，插销通孔142配套有插销141，插销141与插销孔40也适配。

顶板1上设有螺纹调节柱16，螺纹调节柱16贯通顶板1，其下端与限位柱4上端相连，顶板1设有升降驱动电机15，升降驱动电机15与螺纹调节柱16相互连动，升降驱动电机15控制端与主控模块0相连。

升降驱动电机15转数监测端151与主控模块0相连，升降驱动电机15转动方向监测端152与主控模块0相连。

主控模块0上设有螺纹磨损参数调节控制端153。

螺纹调节柱16上部安装有变速齿轮箱17，升降驱动电机15与变速齿轮箱17连动，主控模块0上设有变速齿轮箱参数调节控制端154。

顶板1上设有液压调节柱18，液压调节柱18的伸缩柱与限位柱4上端相连，液压调节柱18的下行加压控制端181与主控模块0相连，液压调节柱18的下行压力反馈端182与主控模块0相连。

主控模块0上设有液压调节柱衰减参数调节控制端183。

限位柱4上设有下行电子测距装置19，下行电子测距装置19的信号输出端与主控模块0，主控模块0上设有下行距离数值定量输入端191。

下行电子测距装置19为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。

该土样制样实验设备的试验方法包括如下步骤：

第一步，确定制备目标样品所需套筒尺寸及原料质量：根据目标样品的尺寸进行分组，选择配套尺寸的土样定型套筒5，并根据密度计算所需原料质量，称量备用。

第二步，确定加压力度变化曲线与加压位移：为每个样品设置专用的加压力度变化曲线与加压时间，以位移为数轴y轴，以压力为数轴x轴。

第三步，压样及脱模：将每个样品系列的定型套筒放置在设备上进行压样处理，调节顶板高度，换上脱模套筒13，通过扣环12相连，通过主控模块0调节升降驱动电机15进行脱模，留在抬升板9上的成形的土样即可作为分析样品。

其中位移通过上行距离量输入端74设置，压力通过电动千斤顶7的动力控制端71控制。

本发明的有益效果如下。

立柱3、底板2、顶板1，为该设备的框架基础，抬升装置为该设备的动力来源，限位柱4与土样定型套筒5为该设备的制样单元，以上装置确定了该设备的土样制样原理，即利用抬升装置的动力推动土样定型套筒5，在限位柱4的阻挡下，土样在土样定型套筒5中被压制成型。通过主控模块0配合计时器8，就能以需要的力度曲线，和需要的时间制样。由于土样一次成型，且成型所用力度和时间可以确定，以时间和力度为参考即可研究土样成型与时间、力度变化的关系。

经过实验，综合了各类设备的优缺点，抬升装置选用电动千斤顶7，电动千斤顶7的压力强度可以通过其上的动力控制端71控制，且电动千斤顶7设有压力反馈端72，力反馈端72反馈数据可以指导操作，防止操作不当造成过度施压。

抬升板9用于放置土样定型套筒5，相比将土样定型套筒5直接放置在电动千斤顶7的抬升柱上而言抬升板9能方便操作人员的取放操作。

理论上，只要设备足够坚固，电动千斤顶7就能无限挤压抬升板9，以至于土样被无限挤压，为了防止土样被无限挤压就需要电动千斤顶7推动抬升板9一定距离后停止，上行电子测距装置10就起到了监测电动千斤顶7的作用，通过主控模块0上的上行距离量输入端74提前输入抬升距离，当上行电子测距装置10的信号输出端输入到主控模块0的距离数值与提前输入的抬升距离数值一致时，主控模块0就能以此为参照，停止电动千斤顶7。

电动千斤顶7在实际使用时，不同的电动千斤顶7对上行电子测距装置10精度稳定性要求也有所不同，根据实际选取为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合充当上行电子测距装置10。

随着不断的使用，电动千斤顶7会磨损，从而产生误差，所以需要对该误差进行修正，此时利用主控模块0上的电动千斤顶补偿参数输入端84就能输入补偿参数，补偿参数的输入能减小误差，提高实验精度。

为了方便操作，在土样定型套筒5下部安装了套筒底座6。在向土样定型套筒5内添加土样以及搬运土样定型套筒5时，套筒底座6可以防止土样从土样定型套筒5下部开口掉落，由于套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接，在撤出土样时，将套筒底座6与土样定型套筒5分离即可。

由于该设备主要用途为实验，所以需要不断调整控制参数，此时利用主控模块0上的串行通用接口即可对主控模块0进行读写和操作。

缓冲弹簧11能起到缓冲作用，减少压样过程中的波动。

扣环12可以方便土样定型套筒5与套筒底座6分离或结合，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈和套筒底座6上部设有的底座外延圈能使扣环12扣合的更加牢固。

扣环12由两个半圆形扣条组成，两个半圆形扣条的一端通过铰链121连接，另一端通过扣锁120连接，该结构方便开合，扣条凹陷的面上设有凹槽能与套筒外延圈同底座外延圈构成的突出部分更为紧密的结合。

脱模套筒13的主要作用是为了使土样被平稳取出。在压样后土样会牢牢依附在土样定型套筒5内，此时需要利用外力将土样从土样定型套筒5中顶出，配合脱模套筒13利用限位柱4即可将其取出。使用时将土样定型套筒5底部的套筒底座6换成脱模套筒13，配合脱模套筒13上部设有脱模外延圈，之后利用扣环12就能将土样定型套筒5与脱模套筒13牢固结合，然后将底部安装有后脱模套筒13的土样定型套筒5放在抬升板9上，驱动电动千斤顶7使抬升板9上移，在限位柱4的阻挡下，土样就会慢慢从土样定型套筒5下方脱出，之后进入脱模套筒13，为了方便操作脱模套筒13要略长于土样定型套筒5，同时土样定型套筒5的内壁直径要小于脱模套筒13内壁直径，只有这样才能保证土样被完成取出。

由于土样定型套筒5，脱模套筒13质量较大，取放费力，在提取成型土样时有可能破坏土样，此时就需要固定套14辅助搬运。固定套14安装在土样定型套筒5上部，由于固定套14上设有螺纹段144，这使得固定套14可以在土样定型套筒5上部适当上下移动，伸缩段143可以使固定套14内壁与限位柱4外壁完美贴合，利用插销141依次贯穿插销通孔142和插销孔40就能将土样定型套筒5与限位柱4结合。由于脱模套筒13与土样定型套筒5相连，土样定型套筒5与限位柱4结合，所以在抬升板9下移时，土样也会一并下移。

具体使用时，需要旋转固定套14，使固定套14上的插销通孔142与限位柱4上的插销孔40位置重合，之后将插销141***即可，为了使用方便且进一步加强连接，限位柱4可在同一高度设置一组多个插销孔40，之后间隔一段距离安置一组插销孔40，固定套14上可设置多个插销通孔142，同时利用多个插销141同时固定。

螺纹调节柱16可以控制限位柱4的高度，在实验室可以依照需求，制作不同长度的土样。升降驱动电机15可以高效驱动螺纹调节柱16，在主控模块0的控制下，可以通过预设方案控制升降驱动电机15与螺纹调节柱16，从而方便了具体操作。

通过转数监测端151监测转数，就能通过公式算出限位柱4的下行距离，即利用转数作为控制量控制限位柱4，转动方向监测端152监测转动方向，从而可以得知限位柱4是在上行还是下行。

螺纹调节柱16在长期使用后会有所磨损，磨损会造成误差，为了消除误差就需要参照相关部件的磨损数据调整预设值，通过螺纹磨损参数调节控制端153将预设值传入主控模块0，就能将误差减小。

在实际使用中升降驱动电机15一般要配合对应的变速机构，否则很难控制电机的转速，为此引入了变速齿轮箱17，由于变速齿轮箱17作为升降驱动电机15调速装置，这会导致电机转速与实际做功有所不同，利用变速齿轮箱参数调节控制端154向主控模块0输入相关数据，即将变速齿轮箱17带来的变化作为计算公式的一部分，就能起到精确控制的效果。

液压调节柱18可以控制限位柱4的高度，在实验室可以依照需求，制作不同长度的土样。为了保证液压调节柱18稳定工作，需要将液压调节柱18的下行加压控制端181、下行压力反馈端182与主控模块0相连。随着不断地使用液压调节柱18会因为使用磨损，从而产生误差，所以需要对该误差进行修正，此时利用主控模块0上的液压调节柱衰减参数调节控制端183就能输入调节参数，就能减小误差，提高实验精度。

液压调节柱18本身的参数输出不足以监控其运行距离，所以需要引入下行电子测距装置19，监测距离变化。下行电子测距装置19将距离数据反馈给主控模块0，主控模块0通过比较下行距离数值定量输入端191输送的数值，就能控制液压调节柱18的伸缩。同时，使用前需要对液压调节柱18复位，下行压力反馈端182反馈的数值可以有效监控液压调节柱18的复位情况。

液压调节柱18在实际使用时，不同的液压调节柱18对下行电子测距装置19精度稳定性要求也有所不同，所以需要根据实际选取激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合作为下行电子测距装置19。

附图说明

图1为本发明结构示意图与电路图。

图2为本发明引入抬升板后的结构示意图与电路图。

图3为本发明引入上行电子测距装置后的结构示意图与电路图。

图4为本发明引入上行距离量输入端后的结构示意图与电路图。

图5为扣环、土样定型套筒、套筒底座位置关系示意图。

图6为扣环、土样定型套筒、套筒底座位剖面示意图。

图7为扣环俯视图。

图8为扣环、土样定型套筒、脱模套筒位置关系示意图。

图9为扣环、土样定型套筒、脱模套筒剖面示意图。

图10为限位柱、固定套、土样定型套筒关系示意图。

图11为固定套剖面示意图。

图12为限位柱、固定套、土样定型套筒、脱模套筒剖面示意图。

图13为升降驱动电机结构示意图与电路图。

图14为升降驱动电机结构示意图与转数监测端、转动方向监测端电路图。

图15为升降驱动电机结构示意图与螺纹磨损参数调节控制端电路图。

图16为升降驱动电机结构示意图与变速齿轮箱参数调节控制端电路图。

图17为液压调节柱结构示意图与下行加压控制端、下行压力反馈端电路图。

图18为液压调节柱结构示意图与液压调节柱衰减参数调节控制端电路图。

图19为液压调节柱结构示意图与下行距离数值定量输入端电路图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。

实施例2。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。

实施例3。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。

实施例4。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。土样定型套筒5与套筒底座6通过扣环12相互连接，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈，套筒底座6上部设有与套筒外延圈的大小对应的底座外延圈，扣环12扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。

实施例5。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。土样定型套筒5与套筒底座6通过扣环12相互连接，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈，套筒底座6上部设有与套筒外延圈的大小对应的底座外延圈，扣环12扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。扣环12由两个半圆形扣条组成，扣条的凹面上设有凹槽，两个半圆形扣条的一端通过铰链121连接，另一端通过可以开合的扣锁120连接。

实施例6。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。土样定型套筒5与套筒底座6通过扣环12相互连接，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈，套筒底座6上部设有与套筒外延圈的大小对应的底座外延圈，扣环12扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。扣环12由两个半圆形扣条组成，扣条的凹面上设有凹槽，两个半圆形扣条的一端通过铰链121连接，另一端通过可以开合的扣锁120连接。设备还包括脱模套筒13，脱模套筒13上部设有脱模外延圈，脱模外延圈与套筒外延圈大小对应，土样定型套筒5与脱模套筒13也可以通过扣环12相连，土样定型套筒5的内壁直径小于脱模套筒13内壁直径。

实施例7。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。土样定型套筒5与套筒底座6通过扣环12相互连接，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈，套筒底座6上部设有与套筒外延圈的大小对应的底座外延圈，扣环12扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。扣环12由两个半圆形扣条组成，扣条的凹面上设有凹槽，两个半圆形扣条的一端通过铰链121连接，另一端通过可以开合的扣锁120连接。设备还包括脱模套筒13，脱模套筒13上部设有脱模外延圈，脱模外延圈与套筒外延圈大小对应，土样定型套筒5与脱模套筒13也可以通过扣环12相连，土样定型套筒5的内壁直径小于脱模套筒13内壁直径。土样定型套筒5上部套有固定套14，固定套14内壁分为螺纹段144、伸缩段143；螺纹段144内径与土样定型套筒5外径相同，螺纹段144上设有螺纹，土样定型套筒5外壁上部设有与之对应的螺纹；伸缩段143内径与限位柱4外径相同，固定套14上伸缩段143对应位置上设有插销通孔142，限位柱4上设有插销孔40，插销通孔142配套有插销141，插销141与插销孔40也适配。

实施例8。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。土样定型套筒5与套筒底座6通过扣环12相互连接，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈，套筒底座6上部设有与套筒外延圈的大小对应的底座外延圈，扣环12扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。扣环12由两个半圆形扣条组成，扣条的凹面上设有凹槽，两个半圆形扣条的一端通过铰链121连接，另一端通过可以开合的扣锁120连接。设备还包括脱模套筒13，脱模套筒13上部设有脱模外延圈，脱模外延圈与套筒外延圈大小对应，土样定型套筒5与脱模套筒13也可以通过扣环12相连，土样定型套筒5的内壁直径小于脱模套筒13内壁直径。土样定型套筒5上部套有固定套14，固定套14内壁分为螺纹段144、伸缩段143；螺纹段144内径与土样定型套筒5外径相同，螺纹段144上设有螺纹，土样定型套筒5外壁上部设有与之对应的螺纹；伸缩段143内径与限位柱4外径相同，固定套14上伸缩段143对应位置上设有插销通孔142，限位柱4上设有插销孔40，插销通孔142配套有插销141，插销141与插销孔40也适配。顶板1上设有螺纹调节柱16，螺纹调节柱16贯通顶板1，其下端与限位柱4上端相连，顶板1设有升降驱动电机15，升降驱动电机15与螺纹调节柱16相互连动，升降驱动电机15控制端与主控模块0相连。

实施例9。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。土样定型套筒5与套筒底座6通过扣环12相互连接，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈，套筒底座6上部设有与套筒外延圈的大小对应的底座外延圈，扣环12扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。扣环12由两个半圆形扣条组成，扣条的凹面上设有凹槽，两个半圆形扣条的一端通过铰链121连接，另一端通过可以开合的扣锁120连接。设备还包括脱模套筒13，脱模套筒13上部设有脱模外延圈，脱模外延圈与套筒外延圈大小对应，土样定型套筒5与脱模套筒13也可以通过扣环12相连，土样定型套筒5的内壁直径小于脱模套筒13内壁直径。土样定型套筒5上部套有固定套14，固定套14内壁分为螺纹段144、伸缩段143；螺纹段144内径与土样定型套筒5外径相同，螺纹段144上设有螺纹，土样定型套筒5外壁上部设有与之对应的螺纹；伸缩段143内径与限位柱4外径相同，固定套14上伸缩段143对应位置上设有插销通孔142，限位柱4上设有插销孔40，插销通孔142配套有插销141，插销141与插销孔40也适配。顶板1上设有螺纹调节柱16，螺纹调节柱16贯通顶板1，其下端与限位柱4上端相连，顶板1设有升降驱动电机15，升降驱动电机15与螺纹调节柱16相互连动，升降驱动电机15控制端与主控模块0相连。升降驱动电机15转数监测端151与主控模块0相连，升降驱动电机15转动方向监测端152与主控模块0相连。主控模块0上设有螺纹磨损参数调节控制端153。螺纹调节柱16上部安装有变速齿轮箱17，升降驱动电机15与变速齿轮箱17连动，主控模块0上设有变速齿轮箱参数调节控制端154。

实施例10。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。土样定型套筒5与套筒底座6通过扣环12相互连接，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈，套筒底座6上部设有与套筒外延圈的大小对应的底座外延圈，扣环12扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。扣环12由两个半圆形扣条组成，扣条的凹面上设有凹槽，两个半圆形扣条的一端通过铰链121连接，另一端通过可以开合的扣锁120连接。设备还包括脱模套筒13，脱模套筒13上部设有脱模外延圈，脱模外延圈与套筒外延圈大小对应，土样定型套筒5与脱模套筒13也可以通过扣环12相连，土样定型套筒5的内壁直径小于脱模套筒13内壁直径。土样定型套筒5上部套有固定套14，固定套14内壁分为螺纹段144、伸缩段143；螺纹段144内径与土样定型套筒5外径相同，螺纹段144上设有螺纹，土样定型套筒5外壁上部设有与之对应的螺纹；伸缩段143内径与限位柱4外径相同，固定套14上伸缩段143对应位置上设有插销通孔142，限位柱4上设有插销孔40，插销通孔142配套有插销141，插销141与插销孔40也适配。顶板1上设有液压调节柱18，液压调节柱18的伸缩柱与限位柱4上端相连，液压调节柱18的下行加压控制端181与主控模块0相连，液压调节柱18的下行压力反馈端182与主控模块0相连。

实施例11。

一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱3、底板2、顶板1，顶板1与立柱3上端相连，底板2与立柱3下端相连，抬升装置位于顶板1与底板2之间，顶板1上设有限位柱4，限位柱4下方设有土样定型套筒5，土样定型套筒5放置在抬升装置上方；抬升装置的控制端与主控模块0相连，主控模块0连接有计时器8，计时器8用于记录抬升装置的工作时间，主控模块0上设有控制指令输入端。抬升装置为电动千斤顶7，电动千斤顶7的动力控制端71与主控模块0相连，电动千斤顶7的压力反馈端72与主控模块0相连。底板2与顶板1之间设有抬升板9，立柱3贯穿抬升板9，抬升板9底面与电动千斤顶7相连，抬升板9顶面放有土样定型套筒5。底板2与抬升板9之间设有上行电子测距装置10，上行电子测距装置10的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0连接有上行距离量输入端74。上行电子测距装置10为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。主控模块0上设有电动千斤顶补偿参数输入端84。土样定型套筒5下端设有套筒底座6，套筒底座6与土样定型套筒5互为活动连接。主控模块0上的控制指令输入端为串行通用接口。土样定型套筒5与套筒底座6通过扣环12相互连接，土样定型套筒5底部设有套筒外延圈，套筒底座6上部设有与套筒外延圈的大小对应的底座外延圈，扣环12扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。扣环12由两个半圆形扣条组成，扣条的凹面上设有凹槽，两个半圆形扣条的一端通过铰链121连接，另一端通过可以开合的扣锁120连接。设备还包括脱模套筒13，脱模套筒13上部设有脱模外延圈，脱模外延圈与套筒外延圈大小对应，土样定型套筒5与脱模套筒13也可以通过扣环12相连，土样定型套筒5的内壁直径小于脱模套筒13内壁直径。土样定型套筒5上部套有固定套14，固定套14内壁分为螺纹段144、伸缩段143；螺纹段144内径与土样定型套筒5外径相同，螺纹段144上设有螺纹，土样定型套筒5外壁上部设有与之对应的螺纹；伸缩段143内径与限位柱4外径相同，固定套14上伸缩段143对应位置上设有插销通孔142，限位柱4上设有插销孔40，插销通孔142配套有插销141，插销141与插销孔40也适配。顶板1上设有液压调节柱18，液压调节柱18的伸缩柱与限位柱4上端相连，液压调节柱18的下行加压控制端181与主控模块0相连，液压调节柱18的下行压力反馈端182与主控模块0相连。主控模块0上设有液压调节柱衰减参数调节控制端183。限位柱4上设有下行电子测距装置19，下行电子测距装置19的信号输出端与主控模块0相连，主控模块0上设有下行距离数值定量输入端191。下行电子测距装置19为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。

Claims (13)

1.一种土样制样实验设备，包括抬升装置、立柱（3）、底板（2）、顶板（1），所述顶板（1）与立柱（3）上端相连，所述底板（2）与立柱（3）下端相连，所述抬升装置位于顶板（1）与底板（2）之间，其特征在于：所述顶板（1）上设有限位柱（4），所述限位柱（4）下方设有土样定型套筒（5），所述土样定型套筒（5）放置在抬升装置上方；所述抬升装置的控制端与主控模块（0）相连，主控模块（0）连接有计时器（8），所述计时器（8）用于记录抬升装置的工作时间，所述主控模块（0）上设有控制指令输入端；所述抬升装置为电动千斤顶（7），所述电动千斤顶（7）的动力控制端（71）与主控模块（0）相连，所述电动千斤顶（7）的压力反馈端（72）与主控模块（0）相连；所述底板（2）与顶板（1）之间设有抬升板（9），所述立柱（3）贯穿抬升板（9），所述抬升板（9）底面与电动千斤顶（7）相连，所述抬升板（9）顶面放有土样定型套筒（5）；所述底板（2）与抬升板（9）之间设有上行电子测距装置（10），所述上行电子测距装置（10）的信号输出端与主控模块（0）相连，所述主控模块（0）连接有上行距离量输入端（74）；所述上行电子测距装置（10）为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合；所述主控模块（0）上设有电动千斤顶补偿参数输入端（84）；所述土样定型套筒（5）下端设有套筒底座（6），所述套筒底座（6）与土样定型套筒（5）互为活动连接；所述主控模块（0）上的控制指令输入端为串行通用接口；所述土样定型套筒（5）与套筒底座（6）通过扣环（12）相互连接，所述土样定型套筒（5）底部设有套筒外延圈，套筒底座（6）上部设有与套筒外延圈的大小对应的底座外延圈，所述扣环（12）扣在套筒外延圈与底座外延圈构成的延伸部位。

2.根据权利要求1所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述扣环（12）由两个半圆形扣条组成，所述扣条的凹面上设有凹槽，所述两个半圆形扣条的一端通过铰链（121）连接，另一端通过可以开合的扣锁（120）连接。

3.根据权利要求2所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述设备还包括脱模套筒（13），所述脱模套筒（13）上部设有脱模外延圈，所述脱模外延圈与套筒外延圈大小对应，所述土样定型套筒（5）与脱模套筒（13）也可以通过扣环（12）相连，所述土样定型套筒（5）的内壁直径小于脱模套筒（13）内壁直径。

4.根据权利要求3所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述土样定型套筒（5）上部套有固定套（14），所述固定套（14）内壁分为螺纹段（144）、伸缩段（143）；所述螺纹段（144）内径与土样定型套筒（5）外径相同，所述螺纹段（144）上设有螺纹，所述土样定型套筒（5）外壁上部设有与之对应的螺纹；所述伸缩段（143）内径与限位柱（4）外径相同，所述固定套（14）上伸缩段（143）对应位置上设有插销通孔（142），所述限位柱（4）上设有插销孔（40），所述插销通孔（142）配套有插销（141），所述插销（141）与插销孔（40）也适配。

5.根据权利要求4所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述顶板（1）上设有螺纹调节柱（16），所述螺纹调节柱（16）贯通顶板（1），其下端与限位柱（4）上端相连，所述顶板（1）设有升降驱动电机（15），所述升降驱动电机（15）与螺纹调节柱（16）相互连动，所述升降驱动电机（15）控制端与主控模块（0）相连。

6.根据权利要求5所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述升降驱动电机（15）转数监测端（151）与主控模块（0）相连，所述升降驱动电机（15）转动方向监测端（152）与主控模块（0）相连。

7.根据权利要求6所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述主控模块（0）上设有螺纹磨损参数调节控制端（153）。

8.根据权利要求7所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述螺纹调节柱（16）上部安装有变速齿轮箱（17），所述升降驱动电机（15）与变速齿轮箱（17）连动，所述主控模块（0）上设有变速齿轮箱参数调节控制端（154）。

9.根据权利要求8所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述顶板（1）上设有液压调节柱（18），所述液压调节柱（18）的伸缩柱与限位柱（4）上端相连，所述液压调节柱（18）的下行加压控制端（181）与主控模块（0）相连，所述液压调节柱（18）的下行压力反馈端（182）与主控模块（0）相连。

10.根据权利要求9所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述主控模块（0）上设有液压调节柱衰减参数调节控制端（183）。

11.根据权利要求10所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述限位柱（4）上设有下行电子测距装置（19），所述下行电子测距装置（19）的信号输出端与主控模块（0）相连，所述主控模块（0）上设有下行距离数值定量输入端（191）。

12.根据权利要求11所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述下行电子测距装置（19）为激光传感器、超声波传感器、光电传感器或其结合。

13.根据权利要求12所述的一种土样制样实验设备，其特征在于：所述土样制样实验设备的试验方法包括如下步骤：

第一步，确定制备目标样品所需套筒尺寸及原料质量：根据目标样品的尺寸进行分组，选择配套尺寸的土样定型套筒（5），并根据密度计算所需原料质量，称量备用；

第二步，确定加压力度变化曲线与加压位移：为每个样品设置专用的加压力度变化曲线与加压时间，以位移为数轴y轴，以压力为数轴x轴；

第三步，压样及脱模：将每个样品系列的定型套筒放置在设备上进行压样处理，调节顶板高度，换上脱模套筒（13），通过扣环（12）相连，通过主控模块（0）调节升降驱动电机（15）进行脱模，留在抬升板（9）上的成形的土样即可作为分析样品；

其中位移通过上行距离量输入端（74）设置，压力通过电动千斤顶（7）的动力控制端（71）控制。