环刀法测量土壤密度原理步骤及常见问题

　　环刀法测量土壤密度原理步骤及常见问题

    在农业科研中，测量土壤的密度是一个非常重要的步骤。对土壤密度的测量，不仅仅可以准确判断出土壤的基本信息，更为以后施肥、灌溉、种植等提供重要的决策。对土壤密度测量的方法有很多，主要包括环刀法、灌水法、灌砂法等。其中环刀法测量简便、所需仪器较少、结果较为精准，所以常常被运用到实际操作中。本文就针对环刀法测量土壤密度的原理步骤、常见问题及误差分析等做一个详细的介绍。

　　1 环刀法测定密度的原理和步骤

　　1.1环刀法测定密度的原理

　　环刀法是用已知质量及容积的环刀，切取土样，使土样的体积与环刀容积一致，这样环刀的容积即为土的体积；称量后，去除环刀的质量即得土的质量，然后计算得土的密度。

　　1.2步骤

　　1）测定环刀的质量及体积。用测径卡尺测量环刀的内径及高度，计算得环刀的体积，然后，将环刀置于天平上称得环刀质量m1.

　　2）切取土样。在环刀内壁上涂以薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样表面上，用修土刀把土样削成略大于环刀的土柱，然后垂直向下轻压环刀，边压边削，至土样高出环刀为止。先削平严于上端之余土，使土面与环刀边缘齐平，再置于玻板上；然后削环刀刃口一端的余土，使与环刀刃口齐平。若两面的土有少量剥落，可用切下的碎土轻轻补上。

　　3）测定环刀和土样之质量。擦净环刀外壁，称量环刀和土样的质量m2.

　　4）计算。计算公式为：

　　式中：p为土密度，g/cm3;m2为环刀与土样质量，g;m1为环刀质量，g;v为土体积，cm3.

　　2 环刀法检测主要影响因素

　　2.1操作过程

　　切取土样是决定环刀法监测质量关键环节。在环刀取样过程中，由于受力条件如力的大小、力方向使所取土样的密实程度发生改变，以及由于土体自身重力、操作削土、试验记录等因素都会对环刀检测产生影响使检测结果出现偏差。

　　2.2试样的代表性

　　这里特别指出的是遇到成层土以及粗细混合的土样较多时，会出现所取土样代表性不够而产生误差。尤其施工现场有原土堤土和外运土，施工过程中极易使二者混合或是参杂其他杂物。

　　另一方面是在同一对刀体内土样含水存在差别很大，使检测代表性不够。在通常情况下，对于粘性土需要取15-30g,而对于砂、砾质土，由于含水性相差悬殊，其规定取土重为50g,然而由于部分施工现场距离试验室比较远，土样在运输和存放期间偶尔保护不当使部分水分蒸发，影响试验结果。

　　2.3试验器具

　　在现场需要用专用铝盒盛装试样，虽然每个铝盒一般为22.40g的恒重铝盒，但由于长期使用会有磨损，部分因氧化表面轻微附着杂质，使其质量发生变化。称量使用的电子秤量器具由于长时间使用也可能会产生飘移，尤其是遇有风天气会发生约0.05g的漂移甚至更多；还有如施工现场产生的强烈震动也会使电子计量器产生明显漂移现象。

　　2.4数据修约

　　数据修约实际指如何整理数据与统计。

　　从数据修约的规则方面来看，以下三方面可能是出错的原因：

　　1）拟舍弃数字的最左一位数字小于5时则舍去，即各保留的各位数字不变。

　　2）拟舍弃数字的最左一位数字大于5或者是5,而其后跟有并非全部为0的数字则进一，即保留的末位数字加1.

　　3）拟舍弃数字的最左一位数字是5,而右面无数字或皆为0时，若所保留的末位数字为奇数（1,3,5,7,9）则进一，为偶数（2,4,6,8,0）则舍弃。

　　例如1.050修约间隔为0.1或10-1时值为1.0;0.350修约间隔为0.1或10-1时值为0.4;1.25修约间隔为0.1或10-1时值为1.2等等。

　　3 影响因素的处理对策

　　3.1操作过程

　　环刀法试验检测取样过程中，均匀的受力和准确的着力方向至关重要。双手协调的配合，当土层上表面与压盖平稳相接后，锤击明显吃力，此时为最佳状态。切忌土层被人为击实。

　　3.2试样的代表性

　　遇到天然土层土质变化较大的土层，在规范检测数量和频次的基础上双倍数量取样，扩大样点的范围，把不利的风险降至最低。遇有含水特殊的土质时，对同一刀体中取回双倍试样做含水率试验，取平均值作为最终试验结果；在土样装入铝盒时同时迅速密封并轻轻放入存放箱，尽可能减少水分蒸发。

　　3.3试验容器

　　长期使用的铝盒有磨损，试验检测前把所携带的盛装铝盒逐一用精密天平称量，剔除偏差大于0.05g的铝盒；室内试样称量时关闭门窗，避开试验室门、窗风的流动；倒掉试样时，戴手套用手指绕铝盒旋转一至两周，将铝盒内壁的残留泥土全部清除，保持铝盒干燥、整洁；氧化的铝盒剔除。

　　现场称量试样时，将电子计量器具放在背风或事先制作封闭铁皮盒中，放在用水准尺超平的地面上称量试样，并保证称量器具数值稳定。

　　3.4数据修约

　　根据经验总结：数据整理时，遇修约问题，将所测的数据列入excel表格中，在尾列中显示保留数值的下一位，查看涉及进位取舍的情况，通常excel程序自动操作4舍5入，而按数据修约规定遇到5进位取舍时并非完全4舍5入。遇5进位取舍时，在excel中设格式条件，左侧一位是奇数进位，左侧是偶数不进位不仅提高工作效率，还提升工作质量。人只对结果校核即可。

　　4 结语

　　经过以上四点分析，环刀法试验检测中的误差在工作过程中可以避免和减小。环刀法试验检测的影响因素主要有操作过程、试样的代表性、实验器具、数据修约等，它们是有机结合的统一体，相互衔接紧密。当检测结果出现异常时，做土样代表性的调整，增加检测点组，应用概率法减小实测值误差。检测仪器定期检验，在检测前校核和查看仪器状态。提升操作者责任心，规范操作，正规数据修约。结合多年试验数据，环刀法密度试验检测是一种较好的堤防检测压实度的方法，并能结合现场实际情况，反映堤防现场实际的压实程度。