一种用于三轴试验土样制备装置的制作方法

1.本发明涉及三轴试验技术领域，具体而言，涉及一种用于三轴试验土样制备装置。


背景技术：

2.随着城市建设的快速发展和交通、港口、码头等行业的蓬勃兴起，岩土工程勘察在建设中发挥着必不可少的作用，在岩土工程勘察中，为了测定强蚀变岩土体的抗剪强度，通常采用三轴试验的方法，而三轴试验方法中试样的制备是一个颇为麻烦的环节，通常是将10cm的原状土样固定在一个装置上，然后将土样切削出标准的圆柱形，以此来达到三轴试验的试样要求。
3.现有土样固定都是通过工作人员旋拧顶杆将土样压紧固定，因此很难保证每次土样的受力都是一样的，即在同类土样的多次取样过程中，每个土样在被夹持时所受的压力均有所差异，进而会使得有些土样内部的组织结构会由于外力过大而受到破坏或外力过小而导致夹持不稳，而且还会使得多个土样试验结果都不太相同，进而会影响实际的土样试验数据。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是如何保证同类土样在多次取样的过程中所受的夹持压力相同，目的在于提供一种用于三轴试验土样制备装置，以解决现有技术中通过工作人员施加外力进行土样压紧易导致同类土样每次受力不同或被破坏的问题。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.一种用于三轴试验土样制备装置，包括用于放置土样的支撑平台，还包括：与所述支撑平台保持相对固定的安装组件；设于安装组件上的夹持组件，所述夹持组件包括第一拉杆和第一弹性件，所述第一拉杆与所述安装组件可滑动连接，所述第一拉杆和所述安装组件通过第一弹性件连接以使第一拉杆能够相对于安装组件做弹性滑动；工作状态下，当第一拉杆相对于安装组件做弹性滑动时，第一拉杆一端靠近所述支撑平台以对土样进行夹持。
7.本发明通过第一拉杆和第一弹性件的设置，将第一弹性件提供的弹力作为了夹持土样的夹持力，第一拉杆在弹性滑动范围内的每一个位置所能提供的夹持力都是一定的，从而能够保证同类的土样在每次土样制备的过程中所受的压力是一定的，一方面避免土样被破坏，另一方面能够保证不同次制备的土样的性质相当，增加三轴试验结果的准确性。
8.优选的，还包括锁止组件，所述锁止组件包括轴线与所述第一拉杆的轴线形成夹角的第二拉杆，所述第二拉杆与所述安装组件可滑动连接，第二拉杆与所述安装组件之间设置有第二弹性件，所述第二拉杆的一端在第二弹性件的弹性作用下与所述第一拉杆抵触；所述第一拉杆上设置有卡块，所述第二拉杆的一端在第一拉杆的轴向上对所述卡块形成限位。
9.优选的，还包括：与所述安装组件滑动连接的定位组件；与所述定位组件连接的切
削组件，所述切削组件用于切削土样；当所述定位组件相对于安装组件滑动时，所述切削组件靠近或远离土样。
10.进一步的，所述切削组件与定位组件滑动连接，所述切削组件具有与所述定位组件保持相对固定的驱动件，在驱动件的驱动下，所述切削组件相对于所述定位组件滑动。
11.进一步的，作为切削组件的一种具体实施方式，所述切削组件包括移动架、第一切削件、第二切削件和第三齿轮；所述第一切削件、第二切削件上分别设置有第一齿条部、第二齿条部，第一切削件和第二切削件分别通过第一齿条部和第二齿条部与所述第三齿轮啮合，所述第一齿条部和第二齿条部分别位于所述第三齿轮的径向两侧，所述第一切削件和所述第二切削件分别与所述移动架滑动连接，所述移动架与所述安装组件滑动连接。
12.进一步的，所述第一切削件、第二切削件上分别设置有滑块，所述移动架上设置有对应的滑槽。
13.进一步的，所述支撑平台配置有旋转动力源，所述第一拉杆的一端可旋转连接有压紧板，所述压紧板用于压土样。
14.进一步的，作为定位组件的一种具体实施方式，所述定位组件包括定位杆，所述安装组件设有滑槽，所述定位杆两端分别套设于两个所述滑槽内以分别形成滑动连接。
15.优选的，所述第一弹性件和第二弹性件为螺旋弹簧或气体弹簧或橡胶弹簧。
16.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
17.本发明所提供的一种用于三轴试验土样制备装置，通过第一拉杆和第一弹性件的设置，将第一弹性件提供的弹力作为了夹持土样的夹持力，第一拉杆在弹性滑动范围内的每一个位置所能提供的夹持力都是一定的，从而能够保证同类的土样在每次土样制备的过程中所受的压力是一定的，一方面避免土样被破坏，另一方面能够保证不同次制备的土样的性质相当，增加三轴试验结果的准确性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1是本发明实施方式提供的一种整体装置结构示意图；
20.图2为本发明实施方式提供的一种安装组件结构示意图；
21.图3为本发明实施方式提供的一种部分结构组合示意图；
22.图4为本发明实施方式提供的一种剖面结构示意图；
23.图5为本发明实施方式提供的一种爆炸结构示意图；
24.图6为本发明实施方式提供的一种定位组件与切削组件组合结构示意图；
25.图7为本发明实施方式提供的一种旋转组件结构示意图；
26.图8为本发明实施方式提供的一种切削组件结构示意图。
27.附图中标记及对应的零部件名称：
28.100
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安装组件，110
‑
安装架，111
‑
滑道，112
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支撑腿，120
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固定壳，130
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定位筒，200
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夹持组件，210
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第一拉杆，211
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拉球，220
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卡块，230
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第一弹性件，240
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压紧杆，241
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旋
转圈，250
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压紧板，251
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旋转槽，260
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支撑平台，261
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垫圈，300
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锁止组件，310
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第二拉杆，320
‑
锁止块，330
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第二弹性件，400
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定位组件，410
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定位杆，411
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外螺纹部，420
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连接板，430
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旋拧块，431
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防滑条纹，500
‑
旋转组件，510
‑
第一电机，520
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第一齿轮，530
‑
第二齿轮，540
‑
第一转轴，600
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切削组件，610
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驱动件，620
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移动架，621
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滑槽，630
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第二电机，640
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第二转轴，650
‑
第三齿轮，660
‑
齿条，670
‑
第一切削件，671
‑
滑块，680
‑
第二切削件。
具体实施方式
29.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
30.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.实施例
37.如图1～图8所示，本发明实施例提供的一种用于三轴试验土样制备装置，包括用于放置土样的支撑平台260，还包括：与所述支撑平台260保持相对固定的安装组件100；设于安装组件100上的夹持组件200，所述夹持组件200包括第一拉杆210和第一弹性件230，所述第一拉杆210与所述安装组件100可滑动连接，所述第一拉杆210和所述安装组件100通过第一弹性件230连接以使第一拉杆210能够相对于安装组件100做弹性滑动；工作状态下，当第一拉杆210相对于安装组件100做弹性滑动时，第一拉杆210一端靠近所述支撑平台260以对土样进行夹持。
38.具体而言，可参阅图4，为了呈现装置的一体性，安装组件100设置为侧立的凹字形板状的安装架110，支撑平台260连接与安装组件100的下板上，第一拉杆210连接于安装架110的上板上，其中，所述上板上开设有避让孔，第一拉杆210穿过所述的避让孔与安装架110形成可滑动连接，为了保证第一拉杆210滑动过程中的稳定选性，在安装架110上还设置有定位筒130，定位筒130呈杯体形状，定位筒130的底部开设直径与第一拉杆210适配的通孔，第一拉杆210穿过所述的通孔与所述定位筒130形成可滑动连接，该通孔与所述的避让孔共同对滑动过程中的第一拉杆210形成周向限位，使得第一拉杆210严格沿自身的轴向进行滑动；第一拉杆210与定位筒130的底部之间连接第一弹性件230，第一拉杆210在第一弹性件230的弹性作用下向靠近支撑平台260的方向弹性滑动。
39.可理解的是，在本实施例中，安装组件100上设置定位筒130时，则可以将定位筒130看做为安装组件100的一部分，定位筒130的设置一方面起到了限位导向的作用，另一方面也对第一拉杆210形成了防护。
40.可理解的是，在本实施例中，实现土样被夹持的本质是第一拉杆210的一端与支撑平台260在支撑平台260的法向上的间距逐渐减小，故第一拉杆210的轴线的方向可以不做限定，只要其产生所述的弹性滑动后能够靠近支撑平台260即可，当然，基于本实施例中第一拉杆210的滑动方向为第一拉杆210的轴向，第一拉杆210的轴线与支撑平台260需形成夹角，为了便于夹持，且防止夹持过程中第一杆的一端与土样之间产生摩擦，优选的是将第一拉杆210的轴线设置为与支撑平台260垂直。
41.可理解的是，本实施例中，基于所述避让孔和/或所述通孔的设置，第一拉杆210的滑动方向被唯一确定，故第一弹性件230所产生的的弹力的方向只要不与第一拉杆210的轴线垂直，可以不做限定，为了最大化第一弹性件230的效率，优选的将第一弹性件230所产生的弹力的方向设置为与第一拉杆210的轴线重合或平行。
42.需要说明的是，本实施例中，所述的避让孔的作用是在第一拉杆210滑动过程中对其形成限位，本实施例中避让孔的设置是为了简化加工、简化结构，故在其他实施例中，避让孔也可以被替换实施为套管或呈圆周排布的若干限位部。
43.需要说明的是，本实施例中，所述的弹性滑动是指第一拉杆210在弹力的作用下沿第一拉杆210的轴向产生的滑动。
44.本发明通过第一拉杆210和第一弹性件230的设置，将第一弹性件230提供的弹力作为了夹持土样的夹持力，第一拉杆210在弹性滑动范围内的每一个位置所能提供的夹持力都是一定的，从而能够保证同类的土样在每次土样制备的过程中所受的压力是一定的，一方面避免土样被破坏，另一方面能够保证不同次制备的土样的性质相当，增加三轴试验结果的准确性。
45.进一步优化为，还包括锁止组件300，所述锁止组件300包括轴线与所述第一拉杆210的轴线形成夹角的第二拉杆310，所述第二拉杆310与所述安装组件100可滑动连接，第二拉杆310与所述安装组件100之间设置有第二弹性件330，所述第二拉杆310的一端在第二弹性件330的弹性作用下与所述第一拉杆210抵触；所述第一拉杆210上设置有卡块220，所述第二拉杆310的一端在第一拉杆210的轴向上对所述卡块220形成限位。
46.具体而言，可参阅图4、图5，所述的定位筒130的外壁向外延伸形成圆筒，该圆筒的内腔与定位筒130的内腔连通，该圆筒的底部位于圆筒上远离所述定位筒130的一端，圆筒的底部开设圆孔，第二拉杆310套设于圆孔内，第二拉杆310上位于圆筒内的一端直径增大形成锁止块320，锁止块320与所述圆筒的筒底之间连接第二弹性件330，在第二弹性件330的弹性作用下，所述第二拉杆310的锁止块320与所述第一拉杆210抵触，对应的，第一拉杆210的轴段上设置轴肩，该轴肩作为第一拉杆210的卡块220，在第一拉杆210的滑动过程中，当所述卡块220与所述锁止块320抵触时，所述第二拉杆310的一端便对所述卡块220形成在第一拉杆210的轴向上的限位。
47.在一种可能的实施例中，可参阅图1，还包括：与所述安装组件100滑动连接的定位组件400；与所述定位组件400连接的切削组件600，所述切削组件600用于切削土样；当所述定位组件400相对于安装组件100滑动时，所述切削组件600靠近或远离土样。
48.本实施例中，定位组件400作为了切削组件600与安装组件100滑动连接的中间连接件，一方面便于调整土样与切削组件600之间的间距，另一方面切削组件600与定位组件400之间可形成滑动连接或旋转连接，从而使得切削组件600的姿态、切削组件600的切削方向多变，继而免于切削组件600刀具的更换、调整等工作流程，提高切削效率。
49.例如，在一种可能的实施例中，可参阅图1，所述切削组件600与定位组件400滑动连接，所述切削组件600具有与所述定位组件400保持相对固定的驱动件610，在驱动件610的驱动下，所述切削组件600相对于所述定位组件400滑动。
50.本实施例中，首先切削组件600与定位组件400可看做为一个整体与安装组件100滑动连接，所述的整体具有空间的一个自由度，而对于内部，切削组件600与定位组件400的滑动连接使得相对于切削组件600来说具有第二个自由度，从而为不同的切削方向或切削方式提供了基础，例如图1的示例中，定位组件400与安装组件100的滑动方向设置为平行于第一拉杆210的径向，即土样的径向方向，而切削组件600的滑动方向设置为平行于第一拉杆210的轴向，如此便可调整切削深度以及切削高度，而本实施例中设置的驱动件610便是驱动所述切削组件600相对于定位组件400滑动动力源，同时也是作为了切削组件600在其滑动方向上的定位件，驱动件610设置为包括但不限于气缸、电缸、液压缸、伸缩电杆或蜗轮蜗杆电机等。
51.作为定位组件400的一种具体实施例，所述定位组件400包括定位杆410，所述安装组件100设有滑槽621，所述定位杆410两端分别套设于两个所述滑槽621内以分别形成滑动连接。
52.具体而言，可参阅图1，定位杆410设置有两个，所述的安装架110的上板设有两个条形孔，所述的条形孔的宽度大于等于所述定位杆410的直径，所述的安装架110的下板上则设置两个滑道111，滑道111呈条形的凹槽，两个条形孔与两个滑道111的位置和投影均对应，定位杆410一端置于滑道111内，另一端置于对应的条形孔内，定位杆410便可沿条形孔
滑动，为了保证两个定位杆410的同时滑动以便于调节且减少定位误差，两个定位杆410通过连接板420连接在一起，为了避免在定位杆410滑动过程中连接板420与第一拉杆210或土样或其他结构发生干涉，优选的，在所述的安装架110的下板上开设一活动空腔，该空腔分别与两个条形的滑道111连通，连接板420分别与两个定位杆410的一端连接并置于该空腔内，为了保证定位杆410调节完成后的稳定性，定位杆410上远离连接板420的一端设置外螺纹部411，外螺纹部411配合有旋拧块430，旋拧块430外壁开设防滑条纹431以便于旋扭，当旋拧块430被扭动后并与安装架110抵触时，定位杆410便得以固定。
53.可理解的是，旋拧块430的安装位置可以是在所述安装架110的上板的上方，也可以是上板的下方，为了便于操作，旋拧块430的安装位置设置为安装架110的上板的上方。
54.作为切削组件600的一种具体实施例，所述切削组件600包括移动架620、第一切削件670、第二切削件680和第三齿轮650；所述第一切削件670、第二切削件680上分别设置有第一齿条部、第二齿条部，第一切削件670和第二切削件680分别通过第一齿条部和第二齿条部与所述第三齿轮650啮合，所述第一齿条部和第二齿条部分别位于所述第三齿轮650的径向两侧，所述第一切削件670和所述第二切削件680分别与所述移动架620滑动连接，所述移动架620与所述安装组件100滑动连接。
55.具体而言，可参阅图6、图8，驱动件610固定连接于安装架110且移动架620滑动连接于驱动件610的输出端或驱动件610滑动连接于安装架110且移动架620固定连接于驱动件610的输出端，前述的滑动连接的连接方向与定位杆410的滑动方向平行，而移动架620滑动连接于定位杆410，移动架620上固定连接有第二电机630，第二电机630固定连接有第二转轴640，第二转轴640与移动架620可转动连接，所述第二转轴640可绕自身轴线旋转，第三齿轮650连接于第二转轴640，两个齿条660分别与第三齿轮650啮合于第三齿轮650的径向两侧作为第一齿条部和第二齿条部，第一切削件670和第二切削件680分别固定连接第一齿条部和第二齿条部，并滑动连接于移动架620，第一切削件670与第二切削件680均固定连接有滑块671，移动架620开设有滑槽621，滑块671能够容置于滑槽621，并能够沿滑槽621滑动，通过滑块671和滑槽621的作用，使得第一切削件670和第二切削件680能够在移动架620上相对滑动时稳定平滑。
56.在一种可能的实施例中，所述支撑平台260配置有旋转动力源，所述第一拉杆210的一端可旋转连接有压紧板250，所述压紧板250用于压土样。
57.具体而言，可参阅图1、图4和图7，旋转组件500作为支撑平台260的旋转动力源，旋转组件500包括第一电机510、第一齿轮520、第二齿轮530和第一转轴540，第一电机510固定连接于固定壳120，第一齿轮520位于固定壳120内，并连接于第一电机510的输出端，第二齿轮530啮合传动于第一齿轮520，第一转轴540连接于第二齿轮530，且第一转轴540固定连接于支撑平台260，第一拉杆210通过压紧杆240与压紧板250可旋转连接，具体的，可参阅图4、图5，压紧杆240固定连接于卡块220远离第一拉杆210的一端，压紧板250转动连接于压紧杆240远离卡块220的一端，压紧杆240固定连接有旋转圈241，压紧板250开设有旋转槽251，旋转圈241转动连接于旋转槽251，通过旋转圈241和旋转槽251能够使得在土样在进行转动切削时，可以在支撑平台260和压紧板250之间实现平稳的转动，进而实现土样表面的切削，压紧板250与支撑平台260均可拆卸的设置有垫圈261，通过垫圈261能够对土样两端的位置进行保护，从而也避免土样直接粘接在压紧板250和支撑平台260上，造成不好清洗的麻烦，而
且该垫圈261能够方便拆卸，进而达到快速更换的要求。
58.可理解的是，支撑平台260也可与第一电机510直接连接，在本实施例中采用齿轮作为中间传动件，能够便于旋转调速，保证旋转定位精度等，换言之，在其他实施例中，还可通过增设规格参数更小的第一齿轮520提高旋转精度，
59.当需要进行土样切削的时候，传统的操作方式都是通过人工进行转动支撑平台260，而且操作人员还得同时进行切削作业，进而会增加操作人员的工作，而且还会使得切削的精准度不是太准确，进而能够通过第一电机510的作用，实现对支撑平台260的控制，实现自动转动土样，也可以在根据切削工具的速度来设定支撑平台260旋转的间隔时间，进而在静止的时候对土样进行切削，当切削完之后自动便会进行转动，进而避免操作人员同时切削和转动土样。
60.在一种优选的实施例中，可参阅图4、图5，所述第一弹性件230和第二弹性件330为螺旋弹簧或气体弹簧或橡胶弹簧。具体而言，第一弹性件230套接于第一拉杆210上且第一弹性件230位于卡块220和所述定位筒130的底部之间，第二弹性件330套接于第二拉杆310上且第二弹性件330位于锁止块320和所述圆筒的底部之间。
61.在一种可能的实施例中，为了便于第一拉杆210和第二拉杆310被拉动，所述第一拉杆210和第二拉杆310一端连接有拉球211，从而使得工作人员在拉动第一拉杆210和第二拉杆310是便于握持。
62.在一种可能的实施例中，为了保证整个装置放置时的平稳，所述安装组件100设置有支撑腿112。
63.工作时，将需要切削的土样放置在支撑平台260上，拉动第二拉杆310，锁止块320向外移动，进而锁止块320会和卡块220进行分开，第一拉杆210受到第一弹性件230的作用，使得第一拉杆210向内收缩，进而顶着卡块220向下移动，同时带动压紧杆240向下移动，即压紧板250向下移动，通过压紧板250和支撑平台260的作用将土样固定在该装置上，移动定位杆410，通过连接板420的作用使得两侧的定位杆410同时进行移动，根据实际需要切削的土样直径，来调节定位杆410滑动距离，即调节第一切削件670或第二切削件680与土样之间的距离，当调整好之后，旋转旋拧块430，使得旋拧块430和安装架110相抵触，定位杆410便直接固定在安装架110上，根据需要控制第二电机630正转或翻转，从而使得第一切削件670或第二切削件680靠近土样，在靠近过程中或靠近后，切削组件600在驱动件610的带动下与定位组件400产生相对滑动，此时，第一切削件670或第二切削件680便对土样进行切削，切削过程中或切削完成后，可控制第一电机510旋转以使支撑平台260自动旋转，相对于人工旋转，一方面能够提高切削效率，另一方面能够保证工作人员的安全。
64.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。