室內土工試驗的質量提高方法研究

朱孟春

摘 要：本文基于筆者從事土工試驗的相關工作經驗，以室內土工試驗的質量提高措施為研究對象，論文首先分析了試驗人員的素質要求，進而從儀器設備的計量控制、土工試驗質量體系的建立、土工試驗過程質量管理等幾個方面進行了相信的探討，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：土工試驗 質量 管理體系

中圖分類號：TU43 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0064-02

室內土工試驗是試驗人員按規(guī)范規(guī)程或試驗委托要求，使用儀器設備對土樣進行測試，以得到土體的物理、力學性質指標的一組有序的活動。土工試驗成果作為巖土工程勘察報告的重要依據，是工程建設、設計的重要參數，土工試驗的質量對工程總體的質量和安全性有著直接的重大影響。在實際工作中，土工試驗往往受測試人員水平、儀器設備精度、試驗室質量管理體系的完善程度等因素的影響，使土工試驗的結果與土體實際性狀之間存在不同程度的差別，嚴重影響了試驗數據的真實性和可信性。從試驗人員素質、儀器設備管理、建立和完善實驗室質量管理體系等方面對室內土工試驗質量管理進行探討。

1 試驗人員素質要求

1.1 土工試驗人員的配備

土工試驗室人員結構通常是由技術負責人和土工試驗操作人員組成。具有一定規(guī)模的土工試驗室中的技術負責人和技術骨干應配備受過正規(guī)的巖土工程專業(yè)教育，具有工程師或高級工程師的資質的人員擔任。土工試驗室的操作人員應由熟練的技術工人擔任，技術工人上崗前必須經過嚴格的專業(yè)培訓，考試合格取得相應資質后才能上崗作業(yè)。

1.2 持續(xù)的人員培訓

人員培訓主要是兩個方面的內容：一是加強試驗人員的業(yè)務學習，定期組織學習最新頒布的試驗規(guī)程和相關技術標準，或者是對既有規(guī)范的溫習和深入研究，牢牢把握重點和操作難點，或者是結合試驗實踐探討一些試驗操作上值得改進的地方，總結經驗，優(yōu)化試驗程序；二是逐一對每一個試驗項目進行操作培訓，提高試驗人員的實際操作能力，同時糾正一些不規(guī)范操作，確保檢測工作質量。

2 儀器設備的計量控制

土工儀器設備的質量是影響土工試驗質量的重要因素。土工試驗室要根據自己所開展的試驗項目和工作量合理配備儀器設備。儀器選用應從儀器的量程范圍、測定的準確度和穩(wěn)定性來考慮，避免使用操作費事、費力、質量又差的儀器設備。選擇儀器設備的供應商應具有國家質量技術監(jiān)督部門頒發(fā)的“制造計量器具許可證”，以保證質量，儀器出廠應有合格證。新購入的測量儀器在投入使用前應由具有國家質量技術監(jiān)督部門授權準予的計量檢定部門檢定合格方可投入使用。土工試驗參數的準確度與儀器設備的穩(wěn)定性密切相關。試驗所用計量器具應通過計量檢定或自校，溯源到國家計量基準，這是公正地評價檢測工作質量和正確地出具檢測數據的基本保證。

3 建立土工試驗室質量體系

《檢測和校準試驗室能力認可準則》中確立了土工試驗室計量認證評審工作準則，為土工試驗室質量管理和內部審核提供了依據。根據準則的要求，土工試驗室應建立與其承擔的土工試驗范圍、工作量相適應的質量體系。根據該體系，土工試驗室應建立質量保證體系，明確質量職能分配，建立檢驗工作流程，將影響試驗質量的技術、設備、管理和人員等因素都控制起來，形成任務明確、職責協(xié)調和相互促進的有機整體，一旦任務下達就可按事先策劃的程序啟動，實現質量工作規(guī)范化管理，并嚴格執(zhí)行。

4 土工試驗過程質量管理

4.1 土樣的驗收和管理

土樣送達時，送樣人必須附送樣單及試驗委托書及其它有關資料。送樣單應有原始記錄和編號，內容應包括工程名稱，試坑或鉆孔編號、高程、取土深度、取樣日期。如原狀土應有地下水位高程、土樣現場鑒別和描述及定義、取土方法等。試驗委托書應包括工程名稱、工程項目、試驗目的、試驗項目、試驗方法及要求。試驗室接到土樣后，應按試驗委托書驗收。驗收中需查明土樣數量是否有誤，編號是否相符，所送土樣是否滿足試驗項目和試驗方法的要求。必要時可抽驗土樣質量，驗收后登記編號。登記內容應包括：工程名稱、委托單位、送樣日期、土樣室內編號和野外編號、取土地點和取土深度、試驗項目的要求以及要求提出成果的日期等。

土樣驗收登記后，應將原狀土樣和保持天然含水率的擾動土樣置于陰涼的地方，盡量防止擾動和水分蒸發(fā)。土樣經過試驗之后，余土應貯存于適當容器內，并標記工程名稱及室內土樣編號，妥善保管，以備審核試驗成果之用。

4.2 樣品制備

作為土工試驗的輸入，正確制備土的樣品十分重要。樣品制備關鍵是鑒別試樣的質量等級和開土描述。樣品制備前應檢查土樣的質量，按土的結構特征是否發(fā)生變化及改變的程度確定土樣的4個質量等級，其中，Ⅰ級為不擾動、Ⅱ級為輕微擾動、Ⅲ級為顯著擾動、Ⅳ級為完全擾動。Ⅱ、Ⅲ級樣品不應制備力學性質試樣。受經濟利益的驅動，有的試驗室人員不愿放棄已經送來的試樣，無視土樣的擾動，仍然取作力學試驗，影響了測試結果的準確性。為了趕時間，對力學性質試驗項目的原狀土樣，未能控制同一組樣品的密度或含水率之差，造成試驗結果的數據離散性大或不合理。開樣時操作人員忙于切取或安裝各項試驗的樣品，對開土情況的描述偏于簡單，不仔細觀察和記錄樣品的顏色、氣味、結構、夾雜或包含物、裂縫和均勻性等情況。樣品制備不僅要有代表性，同時應考慮工程項目的特點，取土深度、野外描述和試驗要求。對不符合試驗要求的試樣或試驗有可能漏項的情況，應及時與送樣單位聯系。開土描述對試驗結果的異常分析十分有用，是解釋指標異常或各試驗指標之間不匹配的依據之一，同時也能為工程技術人員用好試驗成果提供幫助。

4.3 試驗操作過程

為了保證試驗結果的準確性，試驗操作必須規(guī)范化進行，試驗人員在工作中應嚴格按照規(guī)程規(guī)范的標準執(zhí)行，做到每一個試驗項目均規(guī)范化操作；試驗過程中嚴格做好各項數據的記錄和核對工作，確保原始數據的準確，真正從源頭上杜絕主觀因素可能給試驗結果帶來的影響和偏差。

4.4 試驗資料的整理

為使試驗資料可靠和適用，應進行正確的數據分析和整理。整理時對試驗資料中明顯不合理的數據，應通過研究，分析原因（試樣是否具有代表性、試驗過程中是否出現異常情況等）或在有條件時，進行一定的補充試驗后，可決定對可疑數據的取舍或改正。同時，可以采用下列方法來發(fā)現一些土工試驗的質量問題。（圖1）

4.4.1 平行試驗

對同一土樣、同一項目進行平行試驗，國家標準、行業(yè)標準已有規(guī)定須進行平行試驗的并有允許偏差的試驗項目，按國家標準、行業(yè)標準執(zhí)行。在同一批土樣試驗中，如發(fā)現超差項數比例較大，說明整批試驗結果有問題，需進行系統(tǒng)檢查。在平行試驗中，含水率最不穩(wěn)定，容易超差，分析其原因主要是取土的代表性問題。密度超差主要有兩個原因：一是土自身的不均勻性；二是環(huán)刀變形，刮刀磨損呈凹形。因此，在試驗過程中需經常檢查環(huán)刀、刮土刀是否符合質量要求。目前國家標準行業(yè)標準還沒有規(guī)定允許偏差的試驗項目，如：固結試驗、直接剪切、無側限抗壓強度等，可根據工程的實際情況，按不同土層選取一定比例的土樣進行固結平行測驗。有條件時，選一定比例的土樣進行直接剪切或無側限抗壓強度平行試驗。平行試驗結果的偏差可用數理統(tǒng)計方法進行統(tǒng)計分析，用3倍標準差（±3s）差別試驗結果是否屬可疑數據。

4.4.2 土的物理力學指標的相關性分析

土的物理指標之間是相關的，土粒比重Gs決定于土的礦物成分，當粘土礦物含量較多時，Gs值較大。而塑性指數Ip的大小與土中結合水的含量有關。粘土礦物越多，可能形成結合水含量越高，Ip值越大。土中粘土礦物含量較多時，Gs和Ip值較大。Gs與Ip正相關。據此，可判斷Gs和Ip是否合理。土的含水率ω與土的天然孔隙比e0是相關的。對同一類型的土含水率越大，e0也越大，即ω與e0正相關。不同的土含水率就可能不一樣。如紅粘土、膨脹土、含云母較多的土能吸附更多的結合水，因此含水率比直觀感覺高。

4.4.3 編制質量分析表

土工試驗確定土的工程特性參數，主要建立在統(tǒng)計的經驗基礎上。因此，將勘察場地土樣進行分層，用數理統(tǒng)計方法，將土工試驗結果統(tǒng)計分析，編制土工試驗質量分析表，查找可疑數據，評價土工報告的質量。分層及統(tǒng)計方法為，根據勘察場地土層的物理力學性質等在勘探深度范圍內自上而下按土的深度、結構、顏色、類型、狀態(tài)、密實度等，將土分成若干土層。然后按土樣的測試項目進行數理統(tǒng)計分析，每個土層的統(tǒng)計頻數不應小于6個，編制土工試驗質量分析表。按土層進行統(tǒng)計分析，適用于大部分土工試驗結果的質量分析，用計算機直接處理，操作簡便客觀，容易發(fā)現每個土層試驗結果中的可疑值。經過補充試驗或查證，可對可疑數據進行舍棄。

4.4.4 用數理統(tǒng)計分析方法差別異常數據

將土工試驗的可疑數據進行異常差別。常用的異常數據差別方法用3倍標準差法（±3 s），但3倍標準差法需要參加統(tǒng)計的頻數要大（一般n≥30）。當n≤10時，無法檢查出任何異常數據，因此，當參加統(tǒng)計的頻數較小時，可用Grubbs準則、t檢驗等方法進行差別分析。

4.4.5 測試數據分析整理必須堅持實事求是的原則

長期以來，在土工試驗中存在著一個思維誤區(qū)，即認為同一個土樣的物理性質指標一定與力學性質指標相“匹配”，從而對不“匹配”的數據隨意改動或刪除。但試驗室應準確、清晰、明確和客觀地報告每一項檢測或校準，或一系列的檢測或校準的結果，并符合檢測或校準方法中規(guī)定的要求，不能因為某一項結果不合格而不予報告。這也是試驗室誠信和公正性的基本表現。匹配只是土的一般規(guī)律，是否匹配可以作為檢查土的各項測試結果之間的內在聯系，有異常時應對單項試驗的原始記錄、試驗方法、數據處理進行復查，如試驗無誤，試驗室不能進行數據處理，應將該數據進行說明后如實報告。綜合分析報告的真實性與準確性，是土工試驗報告的核心。

5 結語

土工試驗的質量是試驗室的生命，而人員的素質、設備的條件以及規(guī)范的管理制度則是土工試驗質量的保證。認真執(zhí)行國家規(guī)范標準，提高專業(yè)技術水平，加強設備管理和更新，推行試驗室認證機制，才能有效地提高土工試驗質量，保證土工試驗成果的真實性、可靠性，從而確保工程總體的質量和安全性。

參考文獻

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