环刀法测量现场密度方法

环刀法是测量现场密度的传统方法。国内习惯采用的环刀容积通常为200cm3，环刀高度通常约5cm。用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度，它不能代表整个碾压层的平均密度。

环刀法是用已知质量及容积的环刀，切取土样，称重后减去环刀质量即得土的质量，环刀的容积即为土的体积，进而可求得土的密度。测定环刀的质量及体积，切取土样将环刀刃口向下置于土样上，将环刀垂直下压，并用切土力沿环刀外侧切，擦净环刀外壁，称环刀加土样质量。

中文名

环刀法

简介

测量现场密度的传统方法

环刀容积

通常为200cm3

环刀高度

通常约5cm

压实度

现场实测干密度和实验室测的最大干密度的比值。压实度是路基路面施工质量检测的关键指标之一，表征现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，材料整体性能越好。

对于路基、路面半刚性基层及粒料类柔性基层而言，压实度是指工地上实际达到的干密度与室内标准击实实验所得最大干密度的比值；对沥青面层、沥青稳定基层而言，压实度是指现场达到的密度与室内标准密度的比值。

环刀法测定压实度

一、目的和适用范围：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。

二、仪具与材料：本试验需要下列仪具与材料： 1 、人工取土器：见图 4-6 ，包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统（导杆、落锤、手柄）。环刀内径 6~8cm ，高 2~3 cm 。壁厚 1.5~2 mm 。 2 、电动取土器：如图 4-7 所示。由底座、行走轮、立柱、齿轮箱、升降机构、取芯头等组成。

（ 1 ）底座：由底座平台（ 16 ）、定位销（ 15 ）、行走轮（ 14 ）组成。平台是整个仪器的支撑基础；定位销供操作时仪器定位用；行走轮供换点取芯时仪器近距离移动用，当定位时四只轮子可扳起离开地表。 （ 2 ）立柱：由立柱（ 1 ）与立柱套（ 11 ）组成，装在底座平台上，作为升降机构、取芯机构、动力和传动机构的支架。

（ 3 ）升降机构：由升降手轮（ 9 ）、锁紧手柄（ 8 ）组成，供调整取芯机构高低用。松开锁紧手柄，转动升降手轮，取芯机构即可升降，到所需位置时拧紧手柄定位。 （ 4 ）取芯机构：由取芯头（ 10 ）、升降轴（ 2 ）组成，取芯头为金属圆筒，下口对称焊接两个合金钢切削刀头，上端面焊有平盖，其上焊螺母，靠螺旋接于升降轴上。取芯头为可换式，有三种规格，即 50mm × 50mm 、 70mm × 70mm 、 100mm × 100mm ，另配有相应的取芯套筒、扳手、铅盒等。

（ 5 ）动力和传动机构：主要由直流电机（ 4 ）、调速器（ 12 ）、齿轮箱组成。另配电瓶和充电器。当电机工作时，通过齿轮箱的齿轮将动力传给取芯机构，升降轴旋转，取芯头进入旋切工作状态。

（ 6 ）电动取土器主要技术参数为： 工作电压 DC24V （ 36A · h ）； 转速度 50~70r/min ，无级调速； 整机质量约 35kg 。 图 4-7 电动取土器 1- 立柱； 2- 升降轴； 3- 电源输入； 4- 直流电机； 5- 升降手柄； 6 、 7- 电源指示； 8- 锁紧手柄； · 9- 升降手轮； 10- 取芯头； 11- 立柱套； 12- 调速器； 13- 电瓶； 14- 行走轮； 15- 定位销； 16- 底座平台 3 、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）。 4 、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。

三、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 dm ) 及最佳含水量 ( w 0 ) 。 2 、用人工取土器测定粘性土及无机结合料稳定细粒土密度的步骤：

（ 1 ） 擦净环刀，称取环刀质量 M 2 ，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 M 1 ，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 、用人工取土器测定砂性土或砂层密度时的步骤： （ 1 ）如为湿润的砂土，试验时不需要使用击实锤和定向筒。在铲平的地面上，细心挖出一个直径较环刀外径略大的砂土柱，将环刀刃口向下，平置于砂土柱上，用两手平稳地将环刀垂直压下，直至砂土柱突出环刀上端约 2cm 时为止。

（ 2 ）削掉环刀口上的多余砂土，并用直尺刮平。 （ 3 ）在环刀口上盖一块平滑的木板，一手按住木板，另一手用小铁锹将试样从环刀底部切断，然后将装满试样的环刀反转过来，削去环刀刃口上的多余砂土，并用直尺刮平。 （ 4 ）擦净环外壁，称环刀与试样合计质量（ M 1 ），准确至 0 . 1g 。 （ 5 ）自环刀中取具有代表性的试样测定其含水量。 （ 6 ）干燥的砂土不能挖成砂土柱时，可直接将环刀压入或打入土中。

4 、用电动取土器测定无机结合料细土和硬塑土密度的步骤： （ 1 ）装上所需规格的取芯头。在施工现场取芯前，选择一块平整的路段，将四只行走轮打起，四根定位销钉采用人工加压的方法，压入路基土层中。松开锁紧手柄，旋动升降手轮，使取芯头刚好与土层接触，锁紧手柄。

（ 2 ）将电瓶与调速器接通，调速的输出端接入取芯机电源插口。指示灯亮，显示电路已通；启动开关，电动机工作，带动取芯机构转动。根据土层含水量调节转速，操作升降手柄，上提取芯机构，停机，移开机器。由于取芯头圆筒外表有几条螺旋状突起，切下的土屑排在筒外顺螺纹上旋抛出地表，因此，将取芯筒套在切削好的土芯立柱上，摇动即可取出样品。

（ 3 ）取出样品，立即按取芯套长度用修土刀或钢丝锯修平两端，制成所需规格土芯，如拟进行其它试验项目，装入铅盒，迸试验室备用。 （ 4 ）用天平称量土芯带套筒质量 M 1 ，从土芯中心部分取试样测定含水量。 5 、本试验须进行两次平行测定，其平行差值不得大于 0 . 03g /cm 3 。求其算术平均值。

四、计算：按式（ 4 — 11 ）、（ 4 — 12 ）计算试样的湿度及干密度： （ 4 — 11 ） （ 4 — 12 ） 式中： ρ w ——试样的湿密度（ g/cm 3 ） ； ρ d ——试样的干密度（ g/cm 3 ）； M 1 ——环刀或取芯套筒与试样合计质量（ g ）； M 2 ——环刀或取芯套筒质量（ g ）； d ——环刀或取芯套筒直径（ cm ）； h ——环刀或取芯套筒高度（ cm ）； w ——试样的含水量。 按式（ 4 — 13 ）计算施工压实度：

（ 4 — 13 ） 式中： K ——测试地点的施工压实度（ % ）： ρ d ——试样的干密度（ g/cm 3 ）； ρ dm ——由击实试验得到的试样的最大干密度（ g/cm 3 ）。

参考资料

1.基于振动频谱分析的高速公路路基检测系统技术方案·技高网