[科普中國(guó)]-環(huán)刀

環(huán)刀是用來(lái)取原狀土（未擾動(dòng)）實(shí)驗(yàn)用樣的一種常用儀器，用來(lái)做容重、壓縮、剪切和滲透等試驗(yàn)。

簡(jiǎn)述環(huán)刀是用來(lái)取原狀土（未擾動(dòng)）實(shí)驗(yàn)用樣的一種常用儀器，用來(lái)做容重、壓縮、剪切和滲透等試驗(yàn)。短管狀鋼制品，一頭有刃。

環(huán)刀的使用使用時(shí)應(yīng)刃向下，在切取土樣時(shí)避免歪斜，使其垂直均勻受力下切，使用前可將環(huán)刀涂抹少許凡士林。使用完畢后，應(yīng)將環(huán)刀擦洗干凈并涂一些保護(hù)油等，以防生銹。

環(huán)刀自校環(huán)刀是細(xì)粒土密度試驗(yàn)方法中測(cè)定土的密度的試驗(yàn)器具，其結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)符合技術(shù)要求。1 技術(shù)要求：

1．環(huán)刀應(yīng)有足夠的剛度，內(nèi)壁應(yīng)平整、光滑，表面無(wú)殘損。

2．環(huán)刀尺寸要求：

環(huán)刀內(nèi)徑：70±0.16mm

環(huán)刀高度：52±0.16mm

環(huán)刀壁厚：2.1±0.10mm

校驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)器具1、游標(biāo)卡尺：量程200mm，分度值0.02mm。

2、電子天平：稱量200g，感量0.01g。

檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢定方法1．環(huán)刀內(nèi)徑的檢定 用游標(biāo)卡尺檢查，檢查環(huán)刀內(nèi)徑時(shí)，用手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)刀，每轉(zhuǎn)動(dòng)120°角度，用鋼直尺測(cè)量環(huán)刀內(nèi)徑一次，連續(xù)測(cè)量3次，取平均值。

2．環(huán)刀高度的檢定

用游標(biāo)卡尺檢查，檢查環(huán)刀高度在環(huán)刀直徑十字對(duì)稱的4個(gè)方向上量取環(huán)刀底面至頂面垂直距離，取平均值。

3．環(huán)刀壁厚的檢定

用游標(biāo)卡尺檢查測(cè)環(huán)刀壁厚，用手動(dòng)環(huán)刀，每轉(zhuǎn)動(dòng)120°角度，用游標(biāo)卡尺測(cè)量壁厚一次，連續(xù)測(cè)量3次，取平均值。

檢定結(jié)果處理1．環(huán)刀應(yīng)全部符合技術(shù)要求方為合格。

2．檢定周期為一年。

應(yīng)用土壤容重的測(cè)定本方法適用于一般礫石含量較少的礦質(zhì)土壤容重的測(cè)定，不適用于堅(jiān)硬和易碎的土壤。2

原理

土壤容重系指單位容積烘干土的質(zhì)量，容重小，表明土壤較疏松，通透性好，肥力較高；反之，土壤容重大，表明土體緊實(shí)，結(jié)構(gòu)性和通透性較差。測(cè)定土壤容重通常采用環(huán)刀法，用一定容積的環(huán)刀切割代表性的原狀土，使土樣充滿其中，稱量后計(jì)算單位容積的烘干土（105℃）質(zhì)量。

儀器

環(huán)刀，不銹鋼，容積100cm3；環(huán)刀托；削土刀。

操作步驟

（1）選具有代表性的地段，先在采土處用鐵鏟鏟平。將環(huán)刀托放在已知質(zhì)量的環(huán)刀（精確至0.01g）上，環(huán)刀內(nèi)壁稍擦上凡士林，將環(huán)刀刃口向下垂直壓入土中，直至環(huán)刀筒中充滿土樣為止。通常表層土壤需采5個(gè)重復(fù)樣品，下層土壤需按層次每層采3個(gè)重復(fù)樣品。

（2）用削土刀切開(kāi)環(huán)周圍的土樣，取出已充滿土的環(huán)刀，用削土刀細(xì)心削平環(huán)刀兩端多余的土，并擦凈環(huán)刀外面的土，立即加蓋以免水分蒸發(fā)。 圖1 為環(huán)刀及取樣示意圖。

（3）將盛有土樣的環(huán)刀除去頂蓋，然后放入烘箱中，在105℃±2℃下烘干4h，再在干燥器中冷卻后稱至恒量（精確至0.01g）。

結(jié)果計(jì)算

按下式計(jì)算土壤容量：

式中：

ρB——土壤容量，g/cm3；

m1——環(huán)刀的質(zhì)量，g；

m2——環(huán)刀+烘干土質(zhì)量，g；

V——環(huán)刀容積，cm3。

6 允許差

樣品進(jìn)行兩份平行測(cè)定，取其算術(shù)平均值，取兩位小數(shù)。兩份平行測(cè)定結(jié)果允許差為0.03g/cm3。

環(huán)刀法測(cè)定壓實(shí)度1、本方法規(guī)定在公路工程現(xiàn)場(chǎng)用環(huán)刀法測(cè)定土基及路面材料的密度及壓實(shí)度。

2、本方法適用于細(xì)粒土及無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土的密度。但對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土，其齡期不宜超過(guò)2d，且宜用于施工過(guò)程中的壓實(shí)度檢驗(yàn)。3

儀具與材料

本試驗(yàn)需要下列儀具與材料：

1、人工取土器：包括環(huán)刀、環(huán)蓋、定向筒和擊實(shí)錘系統(tǒng)（導(dǎo)桿、落錘、手柄）。

2、天平：感量0.1g（用于取芯頭內(nèi)徑小于70mm樣品的稱量），或1.0g（用于取芯頭內(nèi)徑100mm樣品的稱量）。

3、其它：鎬、小鐵鍬、修土刀、毛刷、直尺、鋼絲鋸、凡士林、木板及測(cè)定含水量設(shè)備等。

方法與步驟

1、按有關(guān)試驗(yàn)方法對(duì)檢測(cè)試樣用同種材料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，得到最大干密度（ρ dmax）及最佳含水量（w0）。

2、用人工取土器測(cè)定砂性土或砂層密度時(shí)的步驟：

（1）擦凈環(huán)刀，稱取環(huán)刀質(zhì)量M2，準(zhǔn)確至0.1g。

（2）在試驗(yàn)地點(diǎn)，將面積約30cm×30cm的地面清掃干凈，并將壓實(shí)層鏟表面浮動(dòng)及不平整的部分，達(dá)一定深度，使環(huán)刀打下后，能達(dá)到要求的取土深度，但不得將下層擾動(dòng)。

（3）將定向筒齒釘固定于鏟平的地面上，順次將環(huán)刀、環(huán)蓋放入定向筒內(nèi)與地面垂直。

（4）將導(dǎo)桿保持垂直狀態(tài)，用取土器落錘將環(huán)刀打入壓實(shí)層中，至環(huán)蓋頂面與定向筒上口齊平為止。

（5）去掉擊實(shí)錘和定向筒，用鎬將環(huán)刀試樣挖出。

（6）輕輕取下環(huán)蓋，用修土刀自邊至中削去環(huán)刀兩端余土，用直尺檢測(cè)直至修平為止。

（7）擦凈環(huán)刀壁，用天平稱取出環(huán)刀及試樣合計(jì)質(zhì)量M1，準(zhǔn)確至0.1g。

（8）自環(huán)刀中取出試樣，取具有代表性的試樣，測(cè)定其含水量（w）。3、本試驗(yàn)須進(jìn)行兩次平行測(cè)定，其平行差值不得大于0.03g/cm3。求其算術(shù)平均值。

三、計(jì)算

按式計(jì)算試驗(yàn)的含水量。

式中： —含水率（%），計(jì)算至0.1；

m—濕土質(zhì)量（g）；

ms—干土質(zhì)量（g）。

按下式計(jì)算試樣的濕度及干密度：

式中：ρ——試樣的濕密度（g/cm3）；

ρd——試樣的干密度（g/cm3）；

m1——環(huán)刀與試樣合計(jì)質(zhì)量（g）；

m2——環(huán)刀質(zhì)量（g）；

V——環(huán)刀體積（cm3）；

——試樣的含水量（%）。

按下式計(jì)算施工壓實(shí)度：

式中：K——測(cè)試地點(diǎn)的施工壓實(shí)度（%）；

ρd——試樣的干密度（g/cm3）；

ρdmax——由擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度（g/cm3）。

報(bào)告試驗(yàn)應(yīng)報(bào)告土的鑒別分類、土的含水量、濕密度、干密度、最大干密度、壓實(shí)度等。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李兵 - 副教授 - 西南大學(xué)