土工合成材料實(shí)驗(yàn)室的檢測誤差分析

劉　艷

（新疆北方建設(shè)集團(tuán)有限公司新疆奎屯833200）

土工合成材料實(shí)驗(yàn)室的檢測誤差分析

劉艷

（新疆北方建設(shè)集團(tuán)有限公司新疆奎屯833200）

本文主要結(jié)合聯(lián)合檢測的結(jié)果，對(duì)土工合成材料實(shí)驗(yàn)室的檢測誤差進(jìn)行分析，并對(duì)造成誤差原因進(jìn)行總結(jié)以及提出解決建議，以期為土工合成材料的發(fā)展提供參考。

土工合成材料；聯(lián)合檢測；誤差分析

1　土工合成材料聯(lián)合測試

本文所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是根據(jù)聯(lián)合檢測的成果［1］，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法得出。

（1）土工膜的物理特性

表1是不同實(shí)驗(yàn)室對(duì)土工膜的物理特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果。

表1　土工膜物理特性檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

由表1可以得出，厚度的各實(shí)驗(yàn)室的平均值為0.51mm。而厚度的差異系數(shù)為0.025，與各實(shí)驗(yàn)室變異系數(shù)的平均值為0.03相近，單位面積質(zhì)量的各實(shí)驗(yàn)室的平均值為0.453kg/m2，而單位面積質(zhì)量的變異系數(shù)為0.019與各實(shí)驗(yàn)室變異系數(shù)均值為0.018也相近，所以各實(shí)驗(yàn)室對(duì)于土工膜的厚度和單位面積質(zhì)量檢測結(jié)果不存在系統(tǒng)誤差，說明各實(shí)驗(yàn)室都將土工膜的樣品規(guī)格作為不變量來開展的實(shí)驗(yàn)檢測。

（2）土工膜的水力學(xué)特性

表2是不同實(shí)驗(yàn)室對(duì)土工膜的水力學(xué)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果。

表2　土工膜水力學(xué)特性檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)

由表2可以知道各實(shí)驗(yàn)室對(duì)于土工膜的水力學(xué)特性的結(jié)果各異，造成這個(gè)結(jié)果的原因主要是實(shí)驗(yàn)使用的檢測方法不同以及所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備不同。

（3）土工膜的力學(xué)特性

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，土工膜被橫向拉伸時(shí)強(qiáng)度的各實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)均值為0.294kN，其變異系數(shù)為0.211與各實(shí)驗(yàn)室變異系數(shù)均值為0.038相差很多，且各實(shí)驗(yàn)室之間的誤差為19.5%與各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的誤差為4.0%相差也很多，在橫向拉長時(shí)的伸長率方面，伸長率的各實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)均值為450%，其變異系數(shù)為1.528與各實(shí)驗(yàn)室變異系數(shù)平均值為0.054相差很多，且其各實(shí)驗(yàn)室之間的誤差為141.3%與各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的誤差為57%相差太大。土工膜在被橫向拉伸時(shí)的各實(shí)驗(yàn)室的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)數(shù)值的差異說明了各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的檢測結(jié)果存在著系統(tǒng)誤差?？v向拉伸也是相同情況，即它也可以說明各個(gè)實(shí)驗(yàn)室間的檢測結(jié)果存在著系統(tǒng)誤差。這系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因是各實(shí)驗(yàn)室對(duì)于施予土工膜的力的強(qiáng)度不同造成的。而土工膜的CBR頂破強(qiáng)度的各實(shí)驗(yàn)室的平均值為1.111kN，其變異系數(shù)為0.062與各實(shí)驗(yàn)室的平均誤差系數(shù)為0.035相差不大，其實(shí)驗(yàn)室之間的誤差為5.2%與各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的誤差為3.7%也相差不大。說明各實(shí)驗(yàn)室在CBR頂破強(qiáng)度的檢測中不存在系統(tǒng)誤差。

2　土工柵格的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

本文只對(duì)塑料土工柵格進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單筋的拉伸強(qiáng)度的各實(shí)驗(yàn)室的平均值為1.299kN，其變異系數(shù)為0.049與各實(shí)驗(yàn)室的平均變異系數(shù)為0.056相差不大，且各實(shí)驗(yàn)室間的誤差為7.0%與各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的誤差5.6%相差也不大，說明在測量單筋塑料土工格柵時(shí)各實(shí)驗(yàn)室之間不存在系統(tǒng)誤差。3筋塑料土工格柵的拉伸強(qiáng)的各實(shí)驗(yàn)室的平均值為4.048kN，其變異系數(shù)為0.074與各實(shí)驗(yàn)室的平均變異系數(shù)為0.033相差較大，且各實(shí)驗(yàn)室間的誤差為9.2%與各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的誤差為4.3%相差較大，這說明在測量3筋塑料土工格柵時(shí)各實(shí)驗(yàn)室之間存在系統(tǒng)誤差，7筋～8筋同樣如此。通過對(duì)比單筋、3筋、7筋～8筋土工格柵拉伸強(qiáng)度的室間誤差與室間誤差來看，室內(nèi)誤差不大，但是室間的誤差就比較大，明各實(shí)驗(yàn)室的檢測結(jié)果存在著系統(tǒng)誤差。再通過對(duì)比單筋、3筋、7筋～8筋土工格柵伸長率室間誤差與室內(nèi)誤差來看，室內(nèi)誤差很大，室間誤差更大，說明各實(shí)驗(yàn)室的檢測結(jié)果存在較大的系統(tǒng)誤差。單筋塑料土工格柵的誤差主要來源于各實(shí)驗(yàn)室屈服點(diǎn)的取值各異。多筋塑料土工格柵的誤差來源于多筋塑料土工格柵受力后自身的特性即多峰性和波動(dòng)性，導(dǎo)致了各實(shí)驗(yàn)室的取值不同［1］。本文主要針對(duì)針刺土工布的物理特性、水力學(xué)特性以及力學(xué)特性三類特性來進(jìn)行分析。

2.1針刺土工織物的物理特性

針刺土工織物的物理特性依然是從單位面積質(zhì)量和厚度進(jìn)行分析的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，針刺土工織物的物理特性檢測中的厚度的各實(shí)驗(yàn)室的平均值為2.93mm，其變異系數(shù)為0.053與各實(shí)驗(yàn)室的平均變異系數(shù)為0.034相差不大，其各實(shí)驗(yàn)室間的誤差為4.4%與各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的誤差為2.4%相差也不大，說明針刺土工紡織物的厚度各實(shí)驗(yàn)室的檢測結(jié)果不存在系統(tǒng)誤差。而針刺土工織物的單位面積質(zhì)量的各實(shí)驗(yàn)室的平均值為0.3142kg/m2，其變異系數(shù)為0.021與各實(shí)驗(yàn)室的平均變異系數(shù)為0.036相差也不大，而且其各實(shí)驗(yàn)室間的誤差為1.8%與各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的誤差為2.6%也是相差不大的，說明在進(jìn)行針刺土工織物的單位面積質(zhì)量的檢測時(shí)不存在系統(tǒng)誤差，因?yàn)楦鲗?shí)驗(yàn)室是合理的分配了針刺土工織物的樣品。

2.2針刺土工織物的水力學(xué)特性

針刺土工織物的水力學(xué)特性檢測項(xiàng)包括滲透系數(shù)和等效孔徑這兩項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于針刺土工紡織物的滲透系數(shù)的檢測，各實(shí)驗(yàn)室給出的結(jié)果有很大的差別，最明顯的差別結(jié)果是由實(shí)驗(yàn)室4給出的，這就說明了在進(jìn)行針刺土工紡織物的滲透系數(shù)檢測時(shí)各實(shí)驗(yàn)室存在著系統(tǒng)誤差。造成誤差的原因主要有兩個(gè)：一是，各實(shí)驗(yàn)室的檢測技術(shù)水平各不相同；二是，各實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備各不相同。而且在表中可以看出，對(duì)于不同的等效孔徑的檢測各實(shí)驗(yàn)室給出結(jié)果也有很大差別，這也就說明在進(jìn)行針刺土工紡織物的等效孔徑檢測時(shí)各實(shí)驗(yàn)室存在著系統(tǒng)誤差，造成誤差存在的原因主要有三個(gè)：一是，各實(shí)驗(yàn)室使用的檢測方法不夠合理；二是，各實(shí)驗(yàn)室的檢測技術(shù)各有不同；三是，各實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不盡相同。

2.3針刺土工織物的力學(xué)特性

對(duì)于針刺土工織物的力學(xué)特性的分析主要從梯形撕裂縱向強(qiáng)度、梯形撕裂橫向強(qiáng)度和CBR頂破強(qiáng)度這三方面來分析。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，針刺土工織物的梯形撕裂縱向強(qiáng)度的各實(shí)驗(yàn)室間的平均值為0.307kN，其變異系數(shù)為0.188與各實(shí)驗(yàn)室間的平均變異系數(shù)為0.075相差很大，其各實(shí)驗(yàn)室間的誤差為17.4%與各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的誤差為7.9%相比大了許多，這說明在檢測針刺土工織物的梯形撕裂縱向強(qiáng)度時(shí)各實(shí)驗(yàn)室存在著系統(tǒng)誤差。針刺土工織物撕裂橫向強(qiáng)度的情況與縱向相似，所以在針刺土工織物的梯形撕裂橫向強(qiáng)度的檢測中各實(shí)驗(yàn)室存在著系統(tǒng)誤差。而針刺土工織物的CBR的各實(shí)驗(yàn)室的平均值為2.054kN，其變異系數(shù)為0.027與各實(shí)驗(yàn)室的平均變異系數(shù)為0.083相比差別不大，說明在檢測針刺土工織物的CBR時(shí)各實(shí)驗(yàn)室不存在系統(tǒng)誤差［2］。

3　誤差存在原因分析

通過以上實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段土工合成材料實(shí)驗(yàn)檢測還存在著一些問題，主要表現(xiàn)在各國家、地區(qū)以及部門之間存在著大量不同的測土工合成材料自身性能的方法。具體來說是因?yàn)楦鲗?shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)儀器的不同、實(shí)驗(yàn)操作方法的不同、對(duì)檢測機(jī)理了解的不同以及傳統(tǒng)習(xí)慣的不同，使得實(shí)驗(yàn)檢測的結(jié)果存在著誤差。

具體導(dǎo)致誤差的因素還有：（1）在檢測中土工織物的時(shí)候由于布面不平整以及夾具的原因，造成了土工織物的延伸率存在虛假問題；（2）在檢測中土工合成材料的厚度會(huì)隨著壓力的變化而變化，使得厚度測量取值的結(jié)果存在誤差；（3）在土工格柵的實(shí)驗(yàn)檢測中，由于對(duì)土工格柵的夾持方式的不同，造成拉伸強(qiáng)度與延伸率的不同。

4　對(duì)土工合成材料檢測提出的建議

針對(duì)土工合成材料實(shí)驗(yàn)室檢測中存在誤差問題，給出了以下建議：最重要的一點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)土工合成材料檢測方法的統(tǒng)一或者使檢測方法標(biāo)準(zhǔn)化，就需要國家、地區(qū)、以及部門之間加強(qiáng)交流，展開密切的合作，將存在的問題進(jìn)行深入研究才能實(shí)現(xiàn)土工合成材料檢測方法標(biāo)準(zhǔn)化。具體的建議有：

（1）對(duì)于土工織物的延伸率虛假問題，可以通過預(yù)設(shè)拉力值，來消除卷曲的影響，對(duì)于夾具造成的誤差，可以通過研究更合理的夾具來消除影響；

（2）在測量土工合成材料的厚度是，一定要重視厚度隨著壓力變化這一實(shí)際問題，統(tǒng)一對(duì)厚度測定的方法；

（3）土工格柵的縱橫向拉伸測試中，可以只測試單筋材料軸向抗拉強(qiáng)度，至于土工網(wǎng)的強(qiáng)度可以只考慮結(jié)構(gòu)系數(shù)。

5　結(jié)語

本文對(duì)土工合成材料實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合檢測結(jié)果進(jìn)行分析，分析的主要內(nèi)容為土工膜特性與土工格柵特性的實(shí)驗(yàn)室檢測，并且實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果存在差異。現(xiàn)階段土工合成材料實(shí)驗(yàn)檢測還存在著一些問題，造成這些問題的主要原因是在各國家、地區(qū)以及部門之間存在著大量不同的測量土工合成材料自身性能的方法。為了對(duì)土工合成材料順利的進(jìn)行定性工作，就需要不斷的促進(jìn)土工合成材料性能測試方法的統(tǒng)一。陜西水利

［1］徐東升，李廣信，王育人，陳輪.土工合成材料的聯(lián)合測試［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2002，S1: 63-72.

［2］楊明昌.土工合成材料實(shí)驗(yàn)室的檢測誤差［J］.水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2005，03:63-70.

（責(zé)任編輯：暢妮）

TV49

A