基于環刀法密度試驗的探討

居晨

摘要：以GB/T 50123-1999《土工試驗方法標準》為依據，從適用范圍、環刀選取、試驗過程三個方面總結了環刀法測土密度時應注意的一些問題，并提出相應的建議，以確保試驗數據的準確性和可靠性。

關鍵詞：方法標準；環刀法；土密度

1 前言

土的密度是指土的單位體積的質量，它是土的主要物理性指標之一，可換算土的干密度、孔隙比、飽和度等其他指標[1]。對細粒土，環刀法因操作簡便，在室內和野外試驗普遍采用。為確保試驗數據的準確度和可靠度，以GB/T 50123-1999《土工試驗方法標準》為依據，總結了環刀法測土密度時應注意的一些問題，并提出了相應的建議。

2 方法標準的探討

2.1適用范圍

環刀法測土密度適用于細粒土[2]。按GBJ l45-90《土的分類標準》，土中粒徑小于等于0.075mm的顆粒（細粒組）質量大于或等于總質量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%，則該土屬于細粒土[3]。并且細粒土是在判定土為無機土的前提下進行的分類，工程中大致相當于粉土和黏性土，其他類土不適用。

2.2 環刀選取

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

2.3 試驗過程

1）取樣。根據試驗要求，先檢查所用環刀外觀和刃口是否變形，內壁應平整、光滑、表面無殘損。取待用環刀，內壁涂一薄層凡士林，以減小土與環刀內壁的摩擦力。環刀切土時，要防止試樣擾動，應先切成一個比環刀內徑略大的土樣，高度宜為3-4cm。將環刀刃口向下放在土樣上，均勻用力將環刀垂直下壓，防止土樣壓偏使土樣與環刀間出現縫隙。為避免環刀下壓時擠壓四周土樣，應用切土刀或鋼絲鋸沿環刀外側切削土樣，邊壓邊切削至土樣高出環刀，根據土樣的軟硬程度采用鋼絲鋸或切土刀整平環刀端面土樣。高出的土樣太多時，應從一端到另一端緩慢、分次切削；切土刀應向外側傾斜，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，注意應保持和原結構的土同向。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。對電子天平進行預熱，確保儀器狀態滿足試驗要求。擦凈環刀外壁，稱環刀和土樣的質量，根據密度公式計算得出結果。試驗要求進行兩次平行測定，取平均值。實際操作中，可采取增加測定次數的方法，即稱量包括用于壓縮和剪切的環刀（一般情況下，一組土樣取5個環刀），以減小實測值的誤差，確保試驗數據的準確性，同時驗證物理力學指標的匹配性。

3 結語

綜上所述，人為因素對環刀法密度試驗影響較大。因此為提高試驗數據的準確性和可靠性，操作過程中，試驗人員應具備一定的操作水平和經驗，合理取樣，把握細節，規范操作。另外，試驗用儀器設備應做維護和保養工作，環刀做定期自檢，電子天平做定期校準和期間核查工作。

參考文獻：

[1] 陳國興等著.土質學與土力學[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[2] GB/T 50123-1999土工試驗方法標準[S].

[3] GBJ l45-90土的分類標準[S].

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

（作者單位：無錫水文工程地質勘察院有限責任公司）