環(huán)刀法環(huán)刀法測定壓實(shí)度

一、目的和適用范圍

本方法規(guī)定在公路工程現(xiàn)場用環(huán)刀法測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)粒土及無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土的密度。但對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土，其齡期不宜超過 2d ，且宜用于施工過程中的壓實(shí)度檢驗(yàn)。

二、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）。環(huán)刀內(nèi)徑 6~8cm ，高 2~3 cm 。壁厚 1.5~2 mm 。 2 、電動(dòng)取土器，由底座、行走輪、立柱、齒輪箱、升降機(jī)構(gòu)、取芯頭等組成。 （ 1 ）底座：由底座平臺(tái)（ 16 ）、定位銷（ 15 ）、行走輪（ 14 ）組成。平臺(tái)是整個(gè)儀器的支撐基礎(chǔ)；定位銷供操作時(shí)儀器定位用；行走輪供換點(diǎn)取芯時(shí)儀器近距離移動(dòng)用，當(dāng)定位時(shí)四只輪子可扳起離開地表。 （ 2 ）立柱：由立柱（ 1 ）與立柱套（ 11 ）組成，裝在底座平臺(tái)上，作為升降機(jī)構(gòu)、取芯機(jī)構(gòu)、動(dòng)力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的支架。 （ 3 ）升降機(jī)構(gòu)：由升降手輪（ 9 ）、鎖緊手柄（ 8 ）組成，供調(diào)整取芯機(jī)構(gòu)高低用。松開鎖緊手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)升降手輪，取芯機(jī)構(gòu)即可升降，到所需位置時(shí)擰緊手柄定位。 （ 4 ）取芯機(jī)構(gòu)：由取芯頭（ 10 ）、升降軸（ 2 ）組成，取芯頭為金屬圓筒，下口對稱焊接兩個(gè)合金鋼切削刀頭，上端面焊有平蓋，其上焊螺母，靠螺旋接于升降軸上。取芯頭為可換式，有三種規(guī)格，即 50mm × 50mm 、 70mm × 70mm 、 100mm × 100mm ，另配有相應(yīng)的取芯套筒、扳手、鉛盒等。 （ 5 ）動(dòng)力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：主要由直流電機(jī)（ 4 ）、調(diào)速器（ 12 ）、齒輪箱組成。另配電瓶和充電器。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，通過齒輪箱的齒輪將動(dòng)力傳給取芯機(jī)構(gòu)，升降軸旋轉(zhuǎn)，取芯頭進(jìn)入旋切工作狀態(tài)。 （ 6 ）電動(dòng)取土器主要技術(shù)參數(shù)為： 工作電壓 DC24V （ 36A · h ）； 轉(zhuǎn)速度 50~70r/min ，無級調(diào)速； 整機(jī)質(zhì)量約 35kg 。電動(dòng)取土器 1- 立柱； 2- 升降軸； 3- 電源輸入； 4- 直流電機(jī)； 5- 升降手柄； 6 、 7- 電源指示； 8- 鎖緊手柄； · 9- 升降手輪； 10- 取芯頭； 11- 立柱套； 12- 調(diào)速器； 13- 電瓶； 14- 行走輪； 15- 定位銷； 16- 底座平臺(tái) 3 、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）。 4 、其它：鎬、小鐵鍬、修土刀、毛刷、直尺、鋼絲鋸、凡士林、木板及測定含水量設(shè)備等。

三、方法與步驟

1 、按有關(guān)試驗(yàn)方法對檢測試樣用同種材料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，得到最大干密度 ( ρ dm ) 及最佳含水量 ( w 0 ) 。 2 、用人工取土器測定粘性土及無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土密度的步驟： （ 1 ） 擦凈環(huán)刀，稱取環(huán)刀質(zhì)量 M 2 ，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 M 1 ，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，測定其含水量（ w ）。 3 、用人工取土器測定砂性土或砂層密度時(shí)的步驟： （ 1 ）如為濕潤的砂土，試驗(yàn)時(shí)不需要使用擊實(shí)錘和定向筒。在鏟平的地面上，細(xì)心挖出一個(gè)直徑較環(huán)刀外徑略大的砂土柱，將環(huán)刀刃口向下，平置于砂土柱上，用兩手平穩(wěn)地將環(huán)刀垂直壓下，直至砂土柱突出環(huán)刀上端約 2cm 時(shí)為止。 （ 2 ）削掉環(huán)刀口上的多余砂土，并用直尺刮平。 （ 3 ）在環(huán)刀口上蓋一塊平滑的木板，一手按住木板，另一手用小鐵鍬將試樣從環(huán)刀底部切斷，然后將裝滿試樣的環(huán)刀反轉(zhuǎn)過來，削去環(huán)刀刃口上的多余砂土，并用直尺刮平。 （ 4 ）擦凈環(huán)外壁，稱環(huán)刀與試樣合計(jì)質(zhì)量（ M 1 ），準(zhǔn)確至 0 . 1g 。 （ 5 ）自環(huán)刀中取具有代表性的試樣測定其含水量。 （ 6 ）干燥的砂土不能挖成砂土柱時(shí)，可直接將環(huán)刀壓入或打入土中。 4 、用電動(dòng)取土器測定無機(jī)結(jié)合料細(xì)土和硬塑土密度的步驟： （ 1 ）裝上所需規(guī)格的取芯頭。在施工現(xiàn)場取芯前，選擇一塊平整的路段，將四只行走輪打起，四根定位銷釘采用人工加壓的方法，壓入路基土層中。松開鎖緊手柄，旋動(dòng)升降手輪，使取芯頭剛好與土層接觸，鎖緊手柄。 （ 2 ）將電瓶與調(diào)速器接通，調(diào)速的輸出端接入取芯機(jī)電源插口。指示燈亮，顯示電路已通；啟動(dòng)開關(guān)，電動(dòng)機(jī)工作，帶動(dòng)取芯機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)土層含水量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，操作升降手柄，上提取芯機(jī)構(gòu)，停機(jī)，移開機(jī)器。由于取芯頭圓筒外表有幾條螺旋狀突起，切下的土屑排在筒外順螺紋上旋拋出地表，因此，將取芯筒套在切削好的土芯立柱上，搖動(dòng)即可取出樣品。 （ 3 ）取出樣品，立即按取芯套長度用修土刀或鋼絲鋸修平兩端，制成所需規(guī)格土芯，如擬進(jìn)行其它試驗(yàn)項(xiàng)目，裝入鉛盒，迸試驗(yàn)室備用。 （ 4 ）用天平稱量土芯帶套筒質(zhì)量 M 1 ，從土芯中心部分取試樣測定含水量。 5 、本試驗(yàn)須進(jìn)行兩次平行測定，其平行差值不得大于 0 . 03g /cm 3 。求其算術(shù)平均值。 四、計(jì)算 按式（ 4 — 11 ）、（ 4 — 12 ）計(jì)算試樣的濕度及干密度： （ 4 — 11 ） （ 4 — 12 ） 式中： ρ w ——試樣的濕密度（ g/cm 3 ） ； ρ d ——試樣的干密度（ g/cm 3 ）； M 1 ——環(huán)刀或取芯套筒與試樣合計(jì)質(zhì)量（ g ）； M 2 ——環(huán)刀或取芯套筒質(zhì)量（ g ）； d ——環(huán)刀或取芯套筒直徑（ cm ）； h ——環(huán)刀或取芯套筒高度（ cm ）； w ——試樣的含水量（ % ）。 按式（ 4 — 13 ）計(jì)算施工壓實(shí)度： ?。?4 — 13 ）　 式中： K ——測試地點(diǎn)的施工壓實(shí)度（ % ）： ρ d ——試樣的干密度（ g/cm 3 ）； ρ dm ——由擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度（ g/cm 3 ）。2100433B

現(xiàn)場實(shí)測干密度和實(shí)驗(yàn)室測的最大干密度的比值。壓實(shí)度是路基路面施工質(zhì)量檢測的關(guān)鍵指標(biāo)之一，表征現(xiàn)場壓實(shí)后的密度狀況，壓實(shí)度越高，密度越大，材料整體性能越好。對于路基、路面半剛性基層及粒料類柔性基層而言，壓實(shí)度是指工地上實(shí)際達(dá)到的干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)所得最大干密度的比值；對瀝青面層、瀝青穩(wěn)定基層而言，壓實(shí)度是指現(xiàn)場達(dá)到的密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的比值。環(huán)刀法測量壓實(shí)度。

1.儀具與材料

(1)人工取土器或電動(dòng)取土器：人工取土器包括環(huán)刀、環(huán)蓋、擊實(shí)錘系統(tǒng)（導(dǎo)桿，落錘，手柄）。環(huán)刀內(nèi)徑6～8cm，高2~3cm，壁厚1．52mm。電動(dòng)取土器由底座、行走輪、立柱、齒輪箱、升降機(jī)構(gòu)、取芯頭等組成。電動(dòng)取土器主要技術(shù)參數(shù)為：工作電壓DC24V(36Ah)；轉(zhuǎn)速5070r/min，無級調(diào)速；整機(jī)質(zhì)量約35kg。

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

2．試驗(yàn)方法與步驟

(1)用人工取土器測定粘性土及無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土密度

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30cmx 30cm的地面清掃干凈。并將壓實(shí)層鏟去表面浮動(dòng)及不平整的部分，達(dá)到一定深度，使環(huán)刀打下后，能達(dá)到要求的取土深度，但不得擾動(dòng)下層。

③順次將環(huán)刀、環(huán)蓋與地面垂直。

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)蓋頂面與地面齊平為止。

⑤去掉擊實(shí)錘，用鎬將環(huán)刀及試樣挖出。

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，用直尺檢測直至修平為止。

⑦擦凈環(huán)刀外壁，用天平稱取環(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，測定其含水量。

(2)用人工取土器測定砂性土或砂層密度

①如為濕潤的砂土：試驗(yàn)時(shí)不需要使用擊實(shí)錘和定向筒。在鏟平的地面上、細(xì)心挖出一個(gè)直徑較環(huán)刀外徑略大的砂土柱，將環(huán)刀刃口向下，平置于砂土柱上，用兩手平穩(wěn)地將環(huán)刀垂直壓下，直至砂土柱突出環(huán)刀上端約2cm時(shí)為止。

②削掉環(huán)刀口上的多余砂土，并用直尺刮平。

③在環(huán)刀上口蓋一塊平滑的木板，一手按住木板,另一只手用小鐵鍬將試樣從環(huán)刀底部切斷，然后將裝滿試樣的環(huán)刀轉(zhuǎn)過來，削去環(huán)刀刃口上部的多余砂土，并用直尺刮平。

④擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀與試樣合計(jì)質(zhì)量m1 ，精確至0.1g。

⑤自環(huán)刀中取具有代表性的試樣測定其含水量。

注：干燥的砂土不能挖成砂土柱時(shí)，可直接將環(huán)刀壓入或打入土中。

(3)用電動(dòng)取土器測定元機(jī)結(jié)合料細(xì)粒土和硬塑土密度

①裝上所需規(guī)格的取芯頭。在施工現(xiàn)場取芯前，選擇一塊平整的路段，將四只行走輪打起，四根定位銷釘采用人工加壓的方法，壓入路基土層中。松開鎖緊手柄，旋動(dòng)升降手輪，使取芯頭剛好與上層接觸，鎖緊手柄。

②將電瓶與調(diào)速器接通，調(diào)速器的輸出端接人取芯機(jī)電源插口。指示燈亮，顯示電路已通，啟動(dòng)開關(guān)，電動(dòng)機(jī)工作，帶動(dòng)取芯機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)土層含水量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，操作升降手柄，上提取芯機(jī)構(gòu)，停機(jī)，移開機(jī)器。由于取芯頭圓筒外表有幾條螺旋狀突起，切下的土屑排在筒外順螺紋上旋拋出地表，因此，將取芯套筒套在切削好的土芯立柱上，搖動(dòng)即可取出樣品。

③取出樣品，立即按取芯套筒長度用修土刀或鋼絲鋸修平兩端，制成所需規(guī)格土芯，如擬進(jìn)行其他試驗(yàn)項(xiàng)目，裝入鋁盒，送試驗(yàn)室備用。

④用天平稱量土芯帶套筒質(zhì)m₁，從土芯中心部分取試樣測定含水量。

3．計(jì)算

按下式分別計(jì)算試樣的濕密度 ρ_w 。及干密度ρ_d。

在水利工程中對土的密度的檢測方法有很多種，主要有環(huán)刀法、灌砂法、灌水法等檢測方法。 而對于粘性土的密度檢測一般主要采用環(huán)刀試驗(yàn)檢測法， 即用一對環(huán)刀取出土體試樣進(jìn)行含水率試驗(yàn)，進(jìn)而得出土體的密度結(jié)果。環(huán)刀法是用已知質(zhì)量及容積的環(huán)刀，切取土樣，使土樣的體積與環(huán)刀容積一致，這樣環(huán)刀的容積即為土的體積稱量后去除環(huán)刀的質(zhì)量即得土的質(zhì)量，然后計(jì)算得土的密度。測定環(huán)刀的質(zhì)量及體積。 用測徑卡尺測量環(huán)刀的內(nèi)徑及高度，計(jì)算得環(huán)刀的體積，然后，將環(huán)刀置于天平上稱得環(huán)刀質(zhì)量。切取土樣。在環(huán)刀內(nèi)壁上涂以薄層凡士林，將環(huán)刀刃口向下放在土樣表面上，用修土刀把土樣削成略大于環(huán)刀的土柱，然后垂直向下輕壓環(huán)刀，邊壓邊削，至土樣高出環(huán)刀為止。先削平嚴(yán)于上端之余土，使土面與環(huán)刀邊緣齊平，再置于玻璃板上；然后削環(huán)刀刃口一端的余土，使與環(huán)刀刃口齊平。 若兩面的土有少量剝落，可用切下的碎土輕輕補(bǔ)上。測定環(huán)刀和土樣之質(zhì)量。 擦凈環(huán)刀外壁，稱量環(huán)刀和土樣的質(zhì)量。其中切取土樣是決定環(huán)刀法監(jiān)測質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在環(huán)刀取樣過程中，由于受力條件如力的大小、力方向使所取土樣的密實(shí)程度發(fā)生改變，以及由于土體自身重力、操作削土、試驗(yàn)記錄等因素都會(huì)對環(huán)刀檢測產(chǎn)生影響使檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差 。