環刀法是用已知質量及容積的環刀，切取土樣，稱重後減去環刀質量即得土的質量，環刀的容積即為土的體積，進而可求得土的密度。測定環刀的質量及體積，切取土樣將環刀刃口向下置於土樣上，將環刀垂直下壓,並用切土力沿環刀外側切，擦淨環刀外壁,稱環刀加土樣質量。
基本介紹
- 中文名：環刀法
- 簡介：是測量現場密度的傳統方法
- 環刀容積：通常為200cm3
- 環刀高度：通常約5cm
套用,壓實度,環刀法測定壓實度,
套用
1.儀具與材料
(1)人工取土器或電動取土器：人工取土器包括環刀、環蓋、定向筒和擊實錘系統（導桿，落錘，手柄）。環刀內徑6～8cm，高2~3cm，壁厚1．52mm。電動取土器由底座、行走輪、立柱、齒輪箱、升降機構、取芯頭等組成。電動取土器主要技術參數為：工作電壓DC24V(36Ah)；轉速5070r/min，無級調速；整機質量約35kg。
（2）天平：感量0.1g（用於取芯頭內徑小於70mm樣品的稱量），或1.0g（用於取芯頭內徑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備等。
2．試驗方法與步驟
(1)用人工取土器測定粘性土及無機結合料穩定細粒土密度
①擦淨環刀，稱取環刀質量m2 ，準確至0.1g。
②在試驗地點，將面積約30cmx 30cm的地面清掃乾淨。並將壓實層鏟去表面浮動及不平整的部分，達到一定深度，使環刀打下後，能達到要求的取土深度，但不得擾動下層。
③將定向筒齒釘固定於剷平的地面上，順次將環刀、環蓋放入定向筒內與地面垂直。
④將導桿保持垂直狀態，用取土器落錘將環刀打入壓實層中，至環蓋頂面與定向筒上口齊平為止。
⑤去掉擊實錘和定向筒，用鎬將環刀及試樣挖出。
⑥輕輕取下環蓋,用修土刀自邊至中削去環刀兩端余土，用直尺檢測直至修平為止。
⑦擦淨環刀外壁，用天平稱取環刀及試樣合計質量m1 ,準確至0.1g。
⑧自環刀中取出試樣，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：試驗時不需要使用擊實錘和定向筒。在剷平的地面上、細心挖出一個直徑較環刀外徑略大的砂土柱，將環刀刃口向下，平置於砂土柱上，用兩手平穩地將環刀垂直壓下，直至砂土柱突出環刀上端約2cm時為止。
②削掉環刀口上的多餘砂土，並用直尺刮平。
③在環刀上口蓋一塊平滑的木板，一手按住木板,另一隻手用小鐵鍬將試樣從環刀底部切斷，然後將裝滿試樣的環刀轉過來，削去環刀刃口上部的多餘砂土，並用直尺刮平。
④擦淨環刀外壁，稱環刀與試樣合計質量m1 ，精確至0.1g。
⑤自環刀中取具有代表性的試樣測定其含水量。
註：乾燥的砂土不能挖成砂土柱時，可直接將環刀壓入或打入土中。
(3)用電動取土器測定元機結合料細粒土和硬塑土密度
①裝上所需規格的取芯頭。在施工現場取芯前，選擇一塊平整的路段，將四隻行走輪打起，四根定位銷釘採用人工加壓的方法，壓入路基土層中。鬆開鎖緊手柄，旋動升降手輪，使取芯頭剛好與上層接觸，鎖緊手柄。
②將電瓶與調速器接通，調速器的輸出端接人取芯機電源插口。指示燈亮，顯示電路已通，啟動開關，電動機工作，帶動取芯機構轉動。根據土層含水量調節轉速，操作升降手柄，上提取芯機構，停機，移開機器。由於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，製成所需規格土芯，如擬進行其他試驗項目，裝入鋁盒，送試驗室備用。
④用天平稱量土芯帶套筒質m1，從土芯中心部分取試樣測定含水量。
3．計算
按下式分別計算試樣的濕密度 ρw 。及乾密度ρd。
(1)人工取土器或電動取土器：人工取土器包括環刀、環蓋、定向筒和擊實錘系統（導桿，落錘，手柄）。環刀內徑6～8cm，高2~3cm，壁厚1．52mm。電動取土器由底座、行走輪、立柱、齒輪箱、升降機構、取芯頭等組成。電動取土器主要技術參數為：工作電壓DC24V(36Ah)；轉速5070r/min，無級調速；整機質量約35kg。
（2）天平：感量0.1g（用於取芯頭內徑小於70mm樣品的稱量），或1.0g（用於取芯頭內徑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備等。
2．試驗方法與步驟
(1)用人工取土器測定粘性土及無機結合料穩定細粒土密度
①擦淨環刀，稱取環刀質量m2 ，準確至0.1g。
②在試驗地點，將面積約30cmx 30cm的地面清掃乾淨。並將壓實層鏟去表面浮動及不平整的部分，達到一定深度，使環刀打下後，能達到要求的取土深度，但不得擾動下層。
③將定向筒齒釘固定於剷平的地面上，順次將環刀、環蓋放入定向筒內與地面垂直。
④將導桿保持垂直狀態，用取土器落錘將環刀打入壓實層中，至環蓋頂面與定向筒上口齊平為止。
⑤去掉擊實錘和定向筒，用鎬將環刀及試樣挖出。
⑥輕輕取下環蓋,用修土刀自邊至中削去環刀兩端余土，用直尺檢測直至修平為止。
⑦擦淨環刀外壁，用天平稱取環刀及試樣合計質量m1 ,準確至0.1g。
⑧自環刀中取出試樣，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：試驗時不需要使用擊實錘和定向筒。在剷平的地面上、細心挖出一個直徑較環刀外徑略大的砂土柱，將環刀刃口向下，平置於砂土柱上，用兩手平穩地將環刀垂直壓下，直至砂土柱突出環刀上端約2cm時為止。
②削掉環刀口上的多餘砂土，並用直尺刮平。
③在環刀上口蓋一塊平滑的木板，一手按住木板,另一隻手用小鐵鍬將試樣從環刀底部切斷，然後將裝滿試樣的環刀轉過來，削去環刀刃口上部的多餘砂土，並用直尺刮平。
④擦淨環刀外壁，稱環刀與試樣合計質量m1 ，精確至0.1g。
⑤自環刀中取具有代表性的試樣測定其含水量。
註：乾燥的砂土不能挖成砂土柱時，可直接將環刀壓入或打入土中。
(3)用電動取土器測定元機結合料細粒土和硬塑土密度
①裝上所需規格的取芯頭。在施工現場取芯前，選擇一塊平整的路段，將四隻行走輪打起，四根定位銷釘採用人工加壓的方法，壓入路基土層中。鬆開鎖緊手柄，旋動升降手輪，使取芯頭剛好與上層接觸，鎖緊手柄。
②將電瓶與調速器接通，調速器的輸出端接人取芯機電源插口。指示燈亮，顯示電路已通，啟動開關，電動機工作，帶動取芯機構轉動。根據土層含水量調節轉速，操作升降手柄，上提取芯機構，停機，移開機器。由於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，製成所需規格土芯，如擬進行其他試驗項目，裝入鋁盒，送試驗室備用。
④用天平稱量土芯帶套筒質m1，從土芯中心部分取試樣測定含水量。
3．計算
按下式分別計算試樣的濕密度 ρw 。及乾密度ρd。
壓實度
現場實測乾密度和實驗室測的最大幹密度的比值。壓實度是路基路面施工質量檢測的關鍵指標之一，表征現場壓實後的密度狀況，壓實度越高，密度越大，材料整體性能越好。對於路基、路面半剛性基層及粒料類柔性基層而言，壓實度是指工地上實際達到的乾密度與室內標準擊實實驗所得最大幹密度的比值；對瀝青面層、瀝青穩定基層而言，壓實度是指現場達到的密度與室內標準密度的比值。環刀法測量壓實度。
環刀法試驗儀
環刀法試驗儀環刀法測定壓實度
一、目的和適用範圍
本方法規定在公路工程現場用環刀法測定土基及路面材料的密度及壓實度。 2 、本方法適用於細粒土及無機結合料穩定細粒土的密度。但對無機結合料穩定細粒土，其齡期不宜超過 2d ，且宜用於施工過程中的壓實度檢驗。
二、儀具與材料
本試驗需要下列儀具與材料： 1 、人工取土器：見圖 4-6 ，包括環刀、環蓋、定向筒和擊實錘系統（導桿、落錘、手柄）。環刀內徑 6~8cm ，高 2~3 cm 。壁厚 1.5~2 mm 。 2 、電動取土器：如圖 4-7 所示。由底座、行走輪、立柱、齒輪箱、升降機構、取芯頭等組成。 （ 1 ）底座：由底座平台（ 16 ）、定位銷（ 15 ）、行走輪（ 14 ）組成。平台是整個儀器的支撐基礎；定位銷供操作時儀器定位用；行走輪供換點取芯時儀器近距離移動用，當定位時四隻輪子可扳起離開地表。 （ 2 ）立柱：由立柱（ 1 ）與立柱套（ 11 ）組成，裝在底座平台上，作為升降機構、取芯機構、動力和傳動機構的支架。 （ 3 ）升降機構：由升降手輪（ 9 ）、鎖緊手柄（ 8 ）組成，供調整取芯機構高低用。鬆開鎖緊手柄，轉動升降手輪，取芯機構即可升降，到所需位置時擰緊手柄定位。 （ 4 ）取芯機構：由取芯頭（ 10 ）、升降軸（ 2 ）組成，取芯頭為金屬圓筒，下口對稱焊接兩個合金鋼切削刀頭，上端面焊有平蓋，其上焊螺母，靠螺旋接於升降軸上。取芯頭為可換式，有三種規格，即 50mm × 50mm 、 70mm × 70mm 、 100mm × 100mm ，另配有相應的取芯套筒、扳手、鉛盒等。 （ 5 ）動力和傳動機構：主要由直流電機（ 4 ）、調速器（ 12 ）、齒輪箱組成。另配電瓶和充電器。當電機工作時，通過齒輪箱的齒輪將動力傳給取芯機構，升降軸旋轉，取芯頭進入旋切工作狀態。 （ 6 ）電動取土器主要技術參數為： 工作電壓 DC24V （ 36A · h ）； 轉速度 50~70r/min ，無級調速； 整機質量約 35kg 。 圖 4-7 電動取土器 1- 立柱； 2- 升降軸； 3- 電源輸入； 4- 直流電機； 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- 調速器； 13- 電瓶； 14- 行走輪； 15- 定位銷； 16- 底座平台 3 、天平：感量 0.1g （用於取芯頭內徑小於 70mm 樣品的稱量），或 1.0g （用於取芯頭內徑 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備等。
三、方法與步驟
1 、按有關試驗方法對檢測試樣用同種材料進行擊實試驗，得到最大幹密度 ( 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結合料穩定細粒土密度的步驟： （ 1 ） 擦淨環刀，稱取環刀質量 M 2 ，準確至 0 . 1g. （ 2 ）在試驗地點，將面積約 30cm × 30cm 的地面清掃乾淨，並將壓實層鏟表面浮動及不平整的部分，達一定深度，使環刀打下後，能達到要求的取土深度，但不得將下層擾動。 （ 3 ）將定向筒齒釘固定於剷平的地面上，順次將環刀、環蓋放入定向筒內與地面垂直。 （ 4 ）將導桿保持垂直狀態， 用取土器落錘將環刀打入壓實層中，至環蓋頂面與定向筒 上口齊平為止。 （ 5 ）去掉擊實錘和定向筒，用鎬將環刀試樣挖出。 （ 6 ）輕輕取下環蓋，用修土刀自邊至中削去環刀兩端余土，用直尺檢測直至修平為止。 （ 7 ）擦淨環刀壁，用天平稱取出環刀及試樣合計質量 M 1 ，準確至 0 . 1g . （ 8 ）自環刀中取出試樣，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的步驟： （ 1 ）如為濕潤的砂土，試驗時不需要使用擊實錘和定向筒。在剷平的地面上，細心挖出一個直徑較環刀外徑略大的砂土柱，將環刀刃口向下，平置於砂土柱上，用兩手平穩地將環刀垂直壓下，直至砂土柱突出環刀上端約 2cm 時為止。 （ 2 ）削掉環刀口上的多餘砂土，並用直尺刮平。 （ 3 ）在環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刀底部切斷，然後將裝滿試樣的環刀反轉過來，削去環刀刃口上的多餘砂土，並用直尺刮平。 （ 4 ）擦淨環外壁，稱環刀與試樣合計質量（ M 1 ），準確至 0 . 1g 。 （ 5 ）自環刀中取具有代表性的試樣測定其含水量。 （ 6 ）乾燥的砂土不能挖成砂土柱時，可直接將環刀壓入或打入土中。 4 、用電動取土器測定無機結合料細土和硬塑土密度的步驟： （ 1 ）裝上所需規格的取芯頭。在施工現場取芯前，選擇一塊平整的路段，將四隻行走輪打起，四根定位銷釘採用人工加壓的方法，壓入路基土層中。鬆開鎖緊手柄，旋動升降手輪，使取芯頭剛好與土層接觸，鎖緊手柄。 （ 2 ）將電瓶與調速器接通，調速的輸出端接入取芯機電源插口。指示燈亮，顯示電路已通；啟動開關，電動機工作，帶動取芯機構轉動。根據土層含水量調節轉速，操作升降手柄，上提取芯機構，停機，移開機器。由於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，製成所需規格土芯，如擬進行其它試驗項目，裝入鉛盒，迸試驗室備用。 （ 4 ）用天平稱量土芯帶套筒質量 M 1 ，從土芯中心部分取試樣測定含水量。 5 、本試驗須進行兩次平行測定，其平行差值不得大於 0 . 03g /cm 3 。求其算術平均值。 四、計算 按式（ 4 — 11 ）、（ 4 — 12 ）計算試樣的濕度及乾密度： （ 4 — 11 ） （ 4 — 12 ） 式中： ρ w ——試樣的濕密度（ g/cm 3 ） ； ρ d ——試樣的乾密度（ g/cm 3 ）； M 1 ——環刀或取芯套筒與試樣合計質量（ g ）； M 2 ——環刀或取芯套筒質量（ g ）； d ——環刀或取芯套筒直徑（ cm ）； h ——環刀或取芯套筒高度（ cm ）； w ——試樣的含水量（ % ）。 按式（ 4 — 13 ）計算施工壓實度： （ 4 — 13 ） 式中： K ——測試地點的施工壓實度（ % ）： ρ d ——試樣的乾密度（ g/cm 3 ）； ρ dm ——由擊實試驗得到的試樣的最大幹密度（ g/cm 3 ）。
