土工膜拉伸強(qiáng)度的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)分析

胡寧寧

摘 要：文章介紹了13家實(shí)驗(yàn)室參加土工膜拉伸強(qiáng)度檢測能力驗(yàn)證的情況，在保證測試樣品均勻性的前提下，采用迭代穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)技術(shù)對各實(shí)驗(yàn)室反饋的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，根據(jù)Z比分?jǐn)?shù)值對各實(shí)驗(yàn)室檢測能力進(jìn)行了評價(jià)。

關(guān)鍵詞：土工膜；均勻性；拉伸強(qiáng)度；能力驗(yàn)證

中圖分類號：TV52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0080-02

Abstract： In this paper， 13 laboratories participating in the testing of the tensile strength of geomembranes are introduced. On the premise of ensuring the uniformity of the test samples， the feedback test results of each laboratory are analyzed by iterative robust statistical technique. The test ability of each laboratory is evaluated according to the Z score.

Keywords： geomembrane； homogeneity； tensile strength； capability verification

1 概述

土工合成材料作為巖土工程和土木工程建設(shè)中非常重要的一類新型材料，自上世紀(jì)80年代以來正式進(jìn)入中國，經(jīng)歷了數(shù)十年的快速發(fā)展?，F(xiàn)已在水利水電工程、公路工程、鐵路工程、建筑市政工程、環(huán)境工程和國防科技等領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用[1]。隨著應(yīng)用和市場規(guī)模的擴(kuò)大，對促進(jìn)土木建筑等行業(yè)技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮著越來越重要的作用。

當(dāng)下，國內(nèi)土工合成材料檢測機(jī)構(gòu)測試能力參差不齊，測試標(biāo)準(zhǔn)尚存在一定瑕疵。為考察國內(nèi)檢測機(jī)構(gòu)的測試能力，驗(yàn)證現(xiàn)有測試標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性，最終保障試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，故開展了本次能力比對活動(dòng)。

活動(dòng)共邀請到13家機(jī)構(gòu)參與，所選用的對比樣品為土工膜。土工膜作為高分子聚合物制成的薄膜，具有防滲性能優(yōu)良、質(zhì)量易于控制、適應(yīng)地域?qū)拸V、施工快捷、造價(jià)低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)[3-4]。隨著新技術(shù)新工藝的迅猛發(fā)展，已在很多工程中得以應(yīng)用，為在更廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。

2 樣品均勻性檢驗(yàn)

對于制備批量樣品的檢測能力驗(yàn)證計(jì)劃，通常必須進(jìn)行樣品均勻性檢驗(yàn)。樣品的均勻性對比對結(jié)果至關(guān)重要。在實(shí)施比對計(jì)劃時(shí)，應(yīng)確保比對結(jié)果中出現(xiàn)的不滿意情況不歸咎于樣品本身或樣品之間的不均勻性。為了排除比對樣品的不均勻?qū)Ρ葘Y(jié)果的影響，在比對活動(dòng)之前，先采用單因素方差分析[6]評估所選樣品的均勻性。本次分析選擇土工膜縱向拉伸強(qiáng)度指標(biāo)，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

按照標(biāo)準(zhǔn)CNAS-GL03：2006《能力驗(yàn)證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價(jià)指南》的規(guī)定，當(dāng)統(tǒng)計(jì)量F

3 穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)分析

3.1 穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)分析原理

穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)分析是目前國內(nèi)外開展比對活動(dòng)，并對比對結(jié)果展開分析評價(jià)的常規(guī)方法[7]，它是指無需事先辨別離群值，所有數(shù)據(jù)結(jié)果都要參與統(tǒng)計(jì)，將離群值對整體數(shù)據(jù)的影響降到最低。本次結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析采用李玉武等[8]推薦的迭代穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法，結(jié)合四分位和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，對數(shù)據(jù)結(jié)果的分析處理更加科學(xué)準(zhǔn)確。其原理如下：

將初始數(shù)據(jù)（xi）按照遞增順序排列，得到算術(shù)平均值（x）和標(biāo)準(zhǔn)差（s）。計(jì)算穩(wěn)健平均值（x*）和穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)差（S*）的初始值：

根據(jù)以下步驟更新x*和S*的值，計(jì)算？啄=1.5S*

對每個(gè)xi（i=1，2，3，4，...，p），計(jì)算

再計(jì)算x*和S*的新的取值：

當(dāng)穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)差的第三位有效數(shù)字和穩(wěn)健平均值相對應(yīng)的數(shù)字在連續(xù)兩次迭代中不再變化時(shí)，即可認(rèn)為過程是收斂的。將最終所得的x*和S*代入下式得出Z值：

Z=；其中，x為參加者結(jié)果。

以Z比分?jǐn)?shù)評價(jià)每家機(jī)構(gòu)的檢測能力，即：|Z|≤2：表明“滿意“，無需采取改進(jìn)措施；2<|Z|<3：表明“有問題“，產(chǎn)生警示信號，需要注意；|Z|≥3：表明“不滿意“，需要立刻采取改進(jìn)措施。

3.2 比對結(jié)果分析

利用Matlab數(shù)學(xué)軟件按迭代穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)原理編程，運(yùn)算得出穩(wěn)健平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，隨后對各家機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行迭代統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)算得到的土工膜縱向拉伸強(qiáng)度Z比分?jǐn)?shù)如表2和圖1所示。

圖中可以看出，土工膜縱向拉伸強(qiáng)度比對結(jié)果顯示為“滿意”的機(jī)構(gòu)13家，“有問題”的機(jī)構(gòu)0家，“不滿意”的機(jī)構(gòu)0家。

4 結(jié)束語

本次能力驗(yàn)證比對，通過檢驗(yàn)樣品的均勻性，對所得試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)分析，得出以下結(jié)論：

（1）所選土工膜縱向均勻性良好，為本次比對活動(dòng)的開展提供了前提條件。

（2）13家機(jī)構(gòu)反饋的土工膜縱向拉伸強(qiáng)度滿意率為100%，未出現(xiàn)不滿意和有問題情況，說明13家機(jī)構(gòu)對該指標(biāo)的檢測能力均較強(qiáng)。

（3）比對活動(dòng)有效地評價(jià)了參加機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室檢測能力，科學(xué)合理的分析結(jié)果能夠幫助離群機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)問題，找出差距，進(jìn)而改正，最終達(dá)到提高自身檢測能力的目的。

參考文獻(xiàn)：

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[8]李玉武，孫培琴，孫海容.能力驗(yàn)證檢測數(shù)據(jù)的兩種穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)分析方法比較及結(jié)果合理性判斷[J].冶金分析，2014，34（5）：1-9.