本发明涉及一种分层压实制备土样的装置，包括底座、主体、加压顶盖和限位板，其中：底座由圆盘及其中央处的底座圆柱组成；主体放置于底座的圆盘内，具有由多个弧形板拼接而成的圆筒；加压顶盖具有一上一下设置的上圆饼和中央带圆孔的下圆饼，下圆饼用于伸入圆筒内，且圆孔可穿设于底座圆柱上，上圆饼和下圆饼之间设有多个连接圆柱，连接圆柱上沿高度方向设有多个环形凸起；限位板用于放置在主体顶部，并通过对环形凸起进行限位，从而限定下圆饼伸入圆筒中的深度，控制土样压实高度。与现有技术相比，本发明可高效便捷制作特定规格的土样，能保证土样便于施加多场条件模拟地下处置库的真实条件；同时分层压实的控制，保证了制作土样的均匀性。