土工合成材料實驗室的檢測誤差分析

劉　艷

（新疆北方建設集團有限公司新疆奎屯833200）

土工合成材料實驗室的檢測誤差分析

劉艷

（新疆北方建設集團有限公司新疆奎屯833200）

本文主要結合聯合檢測的結果，對土工合成材料實驗室的檢測誤差進行分析，并對造成誤差原因進行總結以及提出解決建議，以期為土工合成材料的發展提供參考。

土工合成材料；聯合檢測；誤差分析

1　土工合成材料聯合測試

本文所有實驗數據是根據聯合檢測的成果［1］，應用數理統計方法得出。

（1）土工膜的物理特性

表1是不同實驗室對土工膜的物理特性進行實驗研究的結果。

表1　土工膜物理特性檢測結果統計表

由表1可以得出，厚度的各實驗室的平均值為0.51mm。而厚度的差異系數為0.025，與各實驗室變異系數的平均值為0.03相近，單位面積質量的各實驗室的平均值為0.453kg/m2，而單位面積質量的變異系數為0.019與各實驗室變異系數均值為0.018也相近，所以各實驗室對于土工膜的厚度和單位面積質量檢測結果不存在系統誤差，說明各實驗室都將土工膜的樣品規格作為不變量來開展的實驗檢測。

（2）土工膜的水力學特性

表2是不同實驗室對土工膜的水力學特性進行實驗研究的結果。

表2　土工膜水力學特性檢測結果統計

由表2可以知道各實驗室對于土工膜的水力學特性的結果各異，造成這個結果的原因主要是實驗使用的檢測方法不同以及所用實驗設備不同。

（3）土工膜的力學特性

實驗結果表明，土工膜被橫向拉伸時強度的各實驗室統計均值為0.294kN，其變異系數為0.211與各實驗室變異系數均值為0.038相差很多，且各實驗室之間的誤差為19.5%與各實驗室內的誤差為4.0%相差也很多，在橫向拉長時的伸長率方面，伸長率的各實驗室統計均值為450%，其變異系數為1.528與各實驗室變異系數平均值為0.054相差很多，且其各實驗室之間的誤差為141.3%與各實驗室內的誤差為57%相差太大。土工膜在被橫向拉伸時的各實驗室的統計項數值的差異說明了各個實驗室的檢測結果存在著系統誤差。縱向拉伸也是相同情況，即它也可以說明各個實驗室間的檢測結果存在著系統誤差。這系統誤差產生的原因是各實驗室對于施予土工膜的力的強度不同造成的。而土工膜的CBR頂破強度的各實驗室的平均值為1.111kN，其變異系數為0.062與各實驗室的平均誤差系數為0.035相差不大，其實驗室之間的誤差為5.2%與各實驗室內的誤差為3.7%也相差不大。說明各實驗室在CBR頂破強度的檢測中不存在系統誤差。

2　土工柵格的實驗結果分析

本文只對塑料土工柵格進行研究。實驗結果表明，單筋的拉伸強度的各實驗室的平均值為1.299kN，其變異系數為0.049與各實驗室的平均變異系數為0.056相差不大，且各實驗室間的誤差為7.0%與各實驗室內的誤差5.6%相差也不大，說明在測量單筋塑料土工格柵時各實驗室之間不存在系統誤差。3筋塑料土工格柵的拉伸強的各實驗室的平均值為4.048kN，其變異系數為0.074與各實驗室的平均變異系數為0.033相差較大，且各實驗室間的誤差為9.2%與各實驗室內的誤差為4.3%相差較大，這說明在測量3筋塑料土工格柵時各實驗室之間存在系統誤差，7筋～8筋同樣如此。通過對比單筋、3筋、7筋～8筋土工格柵拉伸強度的室間誤差與室間誤差來看，室內誤差不大，但是室間的誤差就比較大，明各實驗室的檢測結果存在著系統誤差。再通過對比單筋、3筋、7筋～8筋土工格柵伸長率室間誤差與室內誤差來看，室內誤差很大，室間誤差更大，說明各實驗室的檢測結果存在較大的系統誤差。單筋塑料土工格柵的誤差主要來源于各實驗室屈服點的取值各異。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性，導致了各實驗室的取值不同［1］。本文主要針對針刺土工布的物理特性、水力學特性以及力學特性三類特性來進行分析。

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量和厚度進行分析的。實驗結果表明，針刺土工織物的物理特性檢測中的厚度的各實驗室的平均值為2.93mm，其變異系數為0.053與各實驗室的平均變異系數為0.034相差不大，其各實驗室間的誤差為4.4%與各實驗室內的誤差為2.4%相差也不大，說明針刺土工紡織物的厚度各實驗室的檢測結果不存在系統誤差。而針刺土工織物的單位面積質量的各實驗室的平均值為0.3142kg/m2，其變異系數為0.021與各實驗室的平均變異系數為0.036相差也不大，而且其各實驗室間的誤差為1.8%與各實驗室內的誤差為2.6%也是相差不大的，說明在進行針刺土工織物的單位面積質量的檢測時不存在系統誤差，因為各實驗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特性

針刺土工織物的水力學特性檢測項包括滲透系數和等效孔徑這兩項，實驗結果表明，對于針刺土工紡織物的滲透系數的檢測，各實驗室給出的結果有很大的差別，最明顯的差別結果是由實驗室4給出的，這就說明了在進行針刺土工紡織物的滲透系數檢測時各實驗室存在著系統誤差。造成誤差的原因主要有兩個：一是，各實驗室的檢測技術水平各不相同；二是，各實驗室的實驗設備各不相同。而且在表中可以看出，對于不同的等效孔徑的檢測各實驗室給出結果也有很大差別，這也就說明在進行針刺土工紡織物的等效孔徑檢測時各實驗室存在著系統誤差，造成誤差存在的原因主要有三個：一是，各實驗室使用的檢測方法不夠合理；二是，各實驗室的檢測技術各有不同；三是，各實驗室的實驗設備不盡相同。

2.3針刺土工織物的力學特性

對于針刺土工織物的力學特性的分析主要從梯形撕裂縱向強度、梯形撕裂橫向強度和CBR頂破強度這三方面來分析。

實驗結果表明，針刺土工織物的梯形撕裂縱向強度的各實驗室間的平均值為0.307kN，其變異系數為0.188與各實驗室間的平均變異系數為0.075相差很大，其各實驗室間的誤差為17.4%與各實驗室內的誤差為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度時各實驗室存在著系統誤差。針刺土工織物撕裂橫向強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度的檢測中各實驗室存在著系統誤差。而針刺土工織物的CBR的各實驗室的平均值為2.054kN，其變異系數為0.027與各實驗室的平均變異系數為0.083相比差別不大，說明在檢測針刺土工織物的CBR時各實驗室不存在系統誤差［2］。

3　誤差存在原因分析

通過以上實驗，可以發現現階段土工合成材料實驗檢測還存在著一些問題，主要表現在各國家、地區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。具體來說是因為各實驗室的實驗儀器的不同、實驗操作方法的不同、對檢測機理了解的不同以及傳統習慣的不同，使得實驗檢測的結果存在著誤差。

具體導致誤差的因素還有：（1）在檢測中土工織物的時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隨著壓力的變化而變化，使得厚度測量取值的結果存在誤差；（3）在土工格柵的實驗檢測中，由于對土工格柵的夾持方式的不同，造成拉伸強度與延伸率的不同。

4　對土工合成材料檢測提出的建議

針對土工合成材料實驗室檢測中存在誤差問題，給出了以下建議：最重要的一點，要實現土工合成材料檢測方法的統一或者使檢測方法標準化，就需要國家、地區、以及部門之間加強交流，展開密切的合作，將存在的問題進行深入研究才能實現土工合成材料檢測方法標準化。具體的建議有：

（1）對于土工織物的延伸率虛假問題，可以通過預設拉力值，來消除卷曲的影響，對于夾具造成的誤差，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際問題，統一對厚度測定的方法；

（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度，至于土工網的強度可以只考慮結構系數。

5　結語

本文對土工合成材料實驗室聯合檢測結果進行分析，分析的主要內容為土工膜特性與土工格柵特性的實驗室檢測，并且實驗室檢測結果存在差異。現階段土工合成材料實驗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。為了對土工合成材料順利的進行定性工作，就需要不斷的促進土工合成材料性能測試方法的統一。陜西水利

［1］徐東升，李廣信，王育人，陳輪.土工合成材料的聯合測試［J］.水力發電學報，2002，S1: 63-72.

［2］楊明昌.土工合成材料實驗室的檢測誤差［J］.水利水運工程學報，2005，03:63-70.

（責任編輯：暢妮）

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