基于環(huán)刀法密度試驗(yàn)的探討

居晨

摘要：以GB/T 50123-1999《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，從適用范圍、環(huán)刀選取、試驗(yàn)過程三個方面總結(jié)了環(huán)刀法測土密度時應(yīng)注意的一些問題，并提出相應(yīng)的建議，以確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

關(guān)鍵詞：方法標(biāo)準(zhǔn)；環(huán)刀法；土密度

1 前言

土的密度是指土的單位體積的質(zhì)量，它是土的主要物理性指標(biāo)之一，可換算土的干密度、孔隙比、飽和度等其他指標(biāo)[1]。對細(xì)粒土，環(huán)刀法因操作簡便，在室內(nèi)和野外試驗(yàn)普遍采用。為確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和可靠度，以GB/T 50123-1999《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，總結(jié)了環(huán)刀法測土密度時應(yīng)注意的一些問題，并提出了相應(yīng)的建議。

2 方法標(biāo)準(zhǔn)的探討

2.1適用范圍

環(huán)刀法測土密度適用于細(xì)粒土[2]。按GBJ l45-90《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》，土中粒徑小于等于0.075mm的顆粒（細(xì)粒組）質(zhì)量大于或等于總質(zhì)量50%且粒徑大于等于0.075mm但小于60mm的顆粒（粗粒組）含量小于25%，則該土屬于細(xì)粒土[3]。并且細(xì)粒土是在判定土為無機(jī)土的前提下進(jìn)行的分類，工程中大致相當(dāng)于粉土和黏性土，其他類土不適用。

2.2 環(huán)刀選取

試驗(yàn)所用的環(huán)刀有高度20mm、內(nèi)徑61.8mm和79.8mm兩種，規(guī)范中未對環(huán)刀厚度做出明確要求。研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)刀壁越厚，壓入時土樣擾動程度越大；壁過薄，則環(huán)刀容易變形和損壞。為保證環(huán)刀有足夠的剛度，因此一般壁厚采用2mm左右，刃口厚度0.3mm[4]。室內(nèi)密度試驗(yàn)，因考慮到所取環(huán)刀再用作剪切、固結(jié)等其他試驗(yàn)，一般選用內(nèi)徑為61.8mm，高為20mm規(guī)格的環(huán)刀。野外施工現(xiàn)場，則可采用增大環(huán)刀容積的方法以提高試驗(yàn)成果的精度。

2.3 試驗(yàn)過程

1）取樣。根據(jù)試驗(yàn)要求，先檢查所用環(huán)刀外觀和刃口是否變形，內(nèi)壁應(yīng)平整、光滑、表面無殘損。取待用環(huán)刀，內(nèi)壁涂一薄層凡士林，以減小土與環(huán)刀內(nèi)壁的摩擦力。環(huán)刀切土?xí)r，要防止試樣擾動，應(yīng)先切成一個比環(huán)刀內(nèi)徑略大的土樣，高度宜為3-4cm。將環(huán)刀刃口向下放在土樣上，均勻用力將環(huán)刀垂直下壓，防止土樣壓偏使土樣與環(huán)刀間出現(xiàn)縫隙。為避免環(huán)刀下壓時擠壓四周土樣，應(yīng)用切土刀或鋼絲鋸沿環(huán)刀外側(cè)切削土樣，邊壓邊切削至土樣高出環(huán)刀，根據(jù)土樣的軟硬程度采用鋼絲鋸或切土刀整平環(huán)刀端面土樣。高出的土樣太多時，應(yīng)從一端到另一端緩慢、分次切削；切土刀應(yīng)向外側(cè)傾斜，角度不宜過大，整平端面盡量一次到位。若試樣表面土有少量剝落時，可用削下余土小心填補(bǔ)，注意應(yīng)保持和原結(jié)構(gòu)的土同向。一面整平后，整平端面蓋上潔凈的玻璃板，小心翻轉(zhuǎn)再整平另一端面，蓋上玻璃板，做好保濕工作。

2）稱量。對電子天平進(jìn)行預(yù)熱，確保儀器狀態(tài)滿足試驗(yàn)要求。擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀和土樣的質(zhì)量，根據(jù)密度公式計(jì)算得出結(jié)果。試驗(yàn)要求進(jìn)行兩次平行測定，取平均值。實(shí)際操作中，可采取增加測定次數(shù)的方法，即稱量包括用于壓縮和剪切的環(huán)刀（一般情況下，一組土樣取5個環(huán)刀），以減小實(shí)測值的誤差，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時驗(yàn)證物理力學(xué)指標(biāo)的匹配性。

3 結(jié)語

綜上所述，人為因素對環(huán)刀法密度試驗(yàn)影響較大。因此為提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，操作過程中，試驗(yàn)人員應(yīng)具備一定的操作水平和經(jīng)驗(yàn)，合理取樣，把握細(xì)節(jié)，規(guī)范操作。另外，試驗(yàn)用儀器設(shè)備應(yīng)做維護(hù)和保養(yǎng)工作，環(huán)刀做定期自檢，電子天平做定期校準(zhǔn)和期間核查工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳國興等著.土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[2] GB/T 50123-1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GBJ l45-90土的分類標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] 南京水利科學(xué)研究院土工研究所編著.土工試驗(yàn)技術(shù)手冊[M].北京：人民交通出版社，2003.

（作者單位：無錫水文工程地質(zhì)勘察院有限責(zé)任公司）