环刀法适用于公路工程现场测定细粒土及龄期不超过2 天的无机结合料稳定细粒土的密度,并通过理论公式计算施工压实度。 但由于环刀法在现场测路基干密度过程中,会造成环刀内部的部分细粒土扰动,导致测试结果不准确,因此建议有条件的地区或项目在用击实法确定室内细粒土最大干密度时,将环刀压入筒内试验土体,确定环刀内扰动土体密度与试验土体密度比值,得到扰动系数以修正现场压实结果。
1)仪器与材料
①电动取土器。 由底座、动力和传动机构、立柱、升降机构、取芯机构等组成。 动力和传动机构主要由直流电机、调速器、齿轮箱组成。 升降机构由升降手轮、锁紧手柄组成,用于调整取芯机构高度。 松开锁紧手柄,转动升降手轮,取芯机构升降到所需位置后,拧紧手柄定位。 取芯机构由取芯头、升降轴组成。 取芯头为可换式,有3 种规格,即50 mm ×50 mm,70 mm×70 mm,100 mm×100 mm,另配有相应的取芯套筒、扳手等。
②人工取土器。 包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统。 环刀内径6 ~8 cm,高2 ~3 cm,壁厚1.5 ~2 mm。
③天平。 感量0.1 g(用于取芯头内径50 mm、70 mm 样品的称量)或感量1.0 g(用于内径100 mm 样品的称量)。
④其他。 铁锤、凿子、铝盒、修土刀、钢丝锯、凡士林、毛刷等。
2)准备工作
①对结构层填料进行击实试验,得到最大干密度及最佳含水率。
②在现场选取位置相邻的两处作为平行试验的测点。
3)人工取土器测试密度
当结构层为黏性土及无机结合料稳定细粒土时,测试步骤如下:
①擦净环刀,称其质量m2,精确至0.1 g。
②在试验地点,选一块约30 cm×30 cm 的平坦地面,并将其清扫干净,铲去压实层表面浮动及不平整的部分。
③将定向筒齿钉固定于铲平的地面上。 依次将环刀、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。 在施工过程控制或质量评定时,环刀中部处于压实层厚的1/2 深度;用于其他需要的测试时,可按其要求深度取样。 去掉击实锤和定向筒,用镐将环刀及试样挖出。 轻轻取下环盖,用修土刀自边至中削去环刀两端余土,用直尺刮平。
⑤擦净环刀或取芯套筒外壁,称环刀与试样的合计质量m1,精确至0.01 g,并取具有代表性的试样(不少于100 g),测试其含水率。
当结构层为砂性土或砂层时,测试步骤如下:
①若测量位置为湿润的砂土,试验时不宜使用击实锤和定向筒,在铲平的地面上,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,环刀中部处于压实层厚的1/2 深度。
②削掉环刀口上的多余砂土,并用直尺刮平。
③在环刀上口盖一块平滑的木板,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,削去环刀刃口上部的多余砂土,并用直尺刮平。
④擦净环刀外壁,称环刀与试样合计质量m1,精确至0.01 g,并取具有代表性的试样(不少于100 g),测试其含水率。(www.xing528.com)
4)电动取土器测试密度
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4 只行走轮扳起,4 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,调速器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,电机带动取芯机构转动。 根据土层含水率调节转速,操作升降手柄至规定的深度,上提取芯机构,停机,移开电动取土器。 将取芯套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,立即按取芯套筒长度用修土刀或钢丝锯修平两端,制成所需规格土芯。 如拟进行其他试验项目,装入密封盒中,送试验室备用。
④称量土芯带套筒质量m1,并从土芯中心部分取试样测试含水率。
5)结果整理
计算湿密度:
计算干密度:
计算施工压实度:
式中 m1——环刀或取芯套筒与试样的合计质量,g;
m2——环刀或取芯套筒质量,g;
V——环刀或取芯套筒的容积,cm3;
ω——含水率,%;
ρ0——试样的最大干密度,g/cm3。
试验记录格式如表3.1 所示。
表3.1 密度试验记录(环刀法)
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