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环刀

实验常用仪器

环刀是用来取原状土（未扰动）实验用样的一种常用仪器，用来做容重、压缩、剪切和渗透等试验。

简述
环刀是用来取原状土（未扰动）实验用样的一种常用仪器，用来做容重、压缩、剪切和渗透等试验。短管状钢制品，一头有刃。
环刀的使用
使用时应刃向下，在切取土样时避免歪斜，使其垂直均匀受力下切，使用前可将环刀涂抹少许凡士林。使用完毕后，应将环刀擦洗干净并涂一些保护油等，以防生锈。
环刀自校
环刀是细粒土密度试验方法中测定土的密度的试验器具，其结构尺寸应符合技术要求。 技术要求：
1．环刀应有足够的刚度，内壁应平整、光滑，表面无残损。 
2．环刀尺寸要求： 
环刀内径：70±0.16mm 
环刀高度：52±0.16mm 
环刀壁厚：2.1±0.10mm                    
校验用标准器具
1、游标卡尺：量程200mm，分度值0.02mm。 
2、电子天平：称量200g，感量0.01g。 
检验项目和检定方法
1．环刀内径的检定 用游标卡尺检查，检查环刀内径时，用手动转动环刀，每转动120°角度，用钢直尺测量环刀内径一次，连续测量3次，取平均值。 
2．环刀高度的检定 
用游标卡尺检查，检查环刀高度在环刀直径十字对称的4个方向上量取环刀底面至顶面垂直距离，取平均值。 
3．环刀壁厚的检定 
用游标卡尺检查测环刀壁厚，用手动环刀，每转动120°角度，用游标卡尺测量壁厚一次，连续测量3次，取平均值。 
检定结果处理
1．环刀应全部符合技术要求方为合格。 
2．检定周期为一年。
应用
土壤容重的测定
本方法适用于一般砾石含量较少的矿质土壤容重的测定，不适用于坚硬和易碎的土壤。
原理
土壤容重系指单位容积烘干土的质量，容重小，表明土壤较疏松，通透性好，肥力较高；反之，土壤容重大，表明土体紧实，结构性和通透性较差。测定土壤容重通常采用环刀法，用一定容积的环刀切割代表性的原状土，使土样充满其中，称量后计算单位容积的烘干土（105℃）质量。
仪器
环刀，不锈钢，容积100cm3；环刀托；削土刀。
操作步骤
（1）选具有代表性的地段，先在采土处用铁铲铲平。将环刀托放在已知质量的环刀（精确至0.01g）上，环刀内壁稍擦上凡士林，将环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满土样为止。通常表层土壤需采5个重复样品，下层土壤需按层次每层采3个重复样品。
（2）用削土刀切开环周围的土样，取出已充满土的环刀，用削土刀细心削平环刀两端多余的土，并擦净环刀外面的土，立即加盖以免水分蒸发。 图1 为环刀及取样示意图。
（3）将盛有土样的环刀除去顶盖，然后放入烘箱中，在105℃±2℃下烘干4h，再在干燥器中冷却后称至恒量（精确至0.01g）。
结果计算
按下式计算土壤容量：
式中：
ρB——土壤容量，g/cm3；
m1——环刀的质量，g；
m2——环刀+烘干土质量，g；
V——环刀容积，cm3。
6 允许差
样品进行两份平行测定，取其算术平均值，取两位小数。两份平行测定结果允许差为0.03g/cm3。
环刀法测定压实度
1、本方法规定在公路工程现场用环刀法测定土基及路面材料的密度及压实度。
2、本方法适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度。但对无机结合料稳定细粒土，其龄期不宜超过2d，且宜用于施工过程中的压实度检验。
仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料：
1、人工取土器：包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统（导杆、落锤、手柄）。
2、天平：感量0.1g（用于取芯头内径小于70mm样品的称量），或1.0g（用于取芯头内径100mm样品的称量）。
3、其它：镐、小铁锹、修土刀、毛刷、直尺、钢丝锯、凡士林、木板及测定含水量设备等。
方法与步骤
1、按有关试验方法对检测试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度（ρ dmax）及最佳含水量（w0）。
2、用人工取土器测定砂性土或砂层密度时的步骤：
（1）擦净环刀，称取环刀质量M2，准确至0.1g。
（2）在试验地点，将面积约30cm×30cm的地面清扫干净，并将压实层铲表面浮动及不平整的部分，达一定深度，使环刀打下后，能达到要求的取土深度，但不得将下层扰动。
（3）将定向筒齿钉固定于铲平的地面上，顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直。
（4）将导杆保持垂直状态，用取土器落锤将环刀打入压实层中，至环盖顶面与定向筒上口齐平为止。
（5）去掉击实锤和定向筒，用镐将环刀试样挖出。
（6）轻轻取下环盖，用修土刀自边至中削去环刀两端余土，用直尺检测直至修平为止。
（7）擦净环刀壁，用天平称取出环刀及试样合计质量M1，准确至0.1g。
（8）自环刀中取出试样，取具有代表性的试样，测定其含水量（w）。3、本试验须进行两次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm3。求其算术平均值。
三、计算
按式计算试验的含水量。
式中： —含水率（%），计算至0.1；
m—湿土质量（g）；
ms—干土质量（g）。
按下式计算试样的湿度及干密度：
式中：ρ——试样的湿密度（g/cm3）；
ρd——试样的干密度（g/cm3）；
m1——环刀与试样合计质量（g）；
m2——环刀质量（g）；
V——环刀体积（cm3）；
——试样的含水量（%）。
按下式计算施工压实度：
式中：K——测试地点的施工压实度（%）；
ρd——试样的干密度（g/cm3）；
ρdmax——由击实试验得到的试样的最大干密度（g/cm3）。
报告试验应报告土的鉴别分类、土的含水量、湿密度、干密度、最大干密度、压实度等。
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