室内土工试验的质量提高方法研究

朱孟春

摘 要：本文基于笔者从事土工试验的相关工作经验，以室内土工试验的质量提高措施为研究对象，论文首先分析了试验人员的素质要求，进而从仪器设备的计量控制、土工试验质量体系的建立、土工试验过程质量管理等几个方面进行了相信的探讨，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：土工试验 质量 管理体系

中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0064-02

室内土工试验是试验人员按规范规程或试验委托要求，使用仪器设备对土样进行测试，以得到土体的物理、力学性质指标的一组有序的活动。土工试验成果作为岩土工程勘察报告的重要依据，是工程建设、设计的重要参数，土工试验的质量对工程总体的质量和安全性有着直接的重大影响。在实际工作中，土工试验往往受测试人员水平、仪器设备精度、试验室质量管理体系的完善程度等因素的影响，使土工试验的结果与土体实际性状之间存在不同程度的差别，严重影响了试验数据的真实性和可信性。从试验人员素质、仪器设备管理、建立和完善实验室质量管理体系等方面对室内土工试验质量管理进行探讨。

1 试验人员素质要求

1.1 土工试验人员的配备

土工试验室人员结构通常是由技术负责人和土工试验操作人员组成。具有一定规模的土工试验室中的技术负责人和技术骨干应配备受过正规的岩土工程专业教育，具有工程师或高级工程师的资质的人员担任。土工试验室的操作人员应由熟练的技术工人担任，技术工人上岗前必须经过严格的专业培训，考试合格取得相应资质后才能上岗作业。

1.2 持续的人员培训

人员培训主要是两个方面的内容：一是加强试验人员的业务学习，定期组织学习最新颁布的试验规程和相关技术标准，或者是对既有规范的温习和深入研究，牢牢把握重点和操作难点，或者是结合试验实践探讨一些试验操作上值得改进的地方，总结经验，优化试验程序；二是逐一对每一个试验项目进行操作培训，提高试验人员的实际操作能力，同时纠正一些不规范操作，确保检测工作质量。

2 仪器设备的计量控制

土工仪器设备的质量是影响土工试验质量的重要因素。土工试验室要根据自己所开展的试验项目和工作量合理配备仪器设备。仪器选用应从仪器的量程范围、测定的准确度和稳定性来考虑，避免使用操作费事、费力、质量又差的仪器设备。选择仪器设备的供应商应具有国家质量技术监督部门颁发的“制造计量器具许可证”，以保证质量，仪器出厂应有合格证。新购入的测量仪器在投入使用前应由具有国家质量技术监督部门授权准予的计量检定部门检定合格方可投入使用。土工试验参数的准确度与仪器设备的稳定性密切相关。试验所用计量器具应通过计量检定或自校，溯源到国家计量基准，这是公正地评价检测工作质量和正确地出具检测数据的基本保证。

3 建立土工试验室质量体系

《检测和校准试验室能力认可准则》中确立了土工试验室计量认证评审工作准则，为土工试验室质量管理和内部审核提供了依据。根据准则的要求，土工试验室应建立与其承担的土工试验范围、工作量相适应的质量体系。根据该体系，土工试验室应建立质量保证体系，明确质量职能分配，建立检验工作流程，将影响试验质量的技术、设备、管理和人员等因素都控制起来，形成任务明确、职责协调和相互促进的有机整体，一旦任务下达就可按事先策划的程序启动，实现质量工作规范化管理，并严格执行。

4 土工试验过程质量管理

4.1 土样的验收和管理

土样送达时，送样人必须附送样单及试验委托书及其它有关资料。送样单应有原始记录和编号，内容应包括工程名称，试坑或钻孔编号、高程、取土深度、取样日期。如原状土应有地下水位高程、土样现场鉴别和描述及定义、取土方法等。试验委托书应包括工程名称、工程项目、试验目的、试验项目、试验方法及要求。试验室接到土样后，应按试验委托书验收。验收中需查明土样数量是否有误，编号是否相符，所送土样是否满足试验项目和试验方法的要求。必要时可抽验土样质量，验收后登记编号。登记内容应包括：工程名称、委托单位、送样日期、土样室内编号和野外编号、取土地点和取土深度、试验项目的要求以及要求提出成果的日期等。

土样验收登记后，应将原状土样和保持天然含水率的扰动土样置于阴凉的地方，尽量防止扰动和水分蒸发。土样经过试验之后，余土应贮存于适当容器内，并标记工程名称及室内土样编号，妥善保管，以备审核试验成果之用。

4.2 样品制备

作为土工试验的输入，正确制备土的样品十分重要。样品制备关键是鉴别试样的质量等级和开土描述。样品制备前应检查土样的质量，按土的结构特征是否发生变化及改变的程度确定土样的4个质量等级，其中，Ⅰ级为不扰动、Ⅱ级为轻微扰动、Ⅲ级为显著扰动、Ⅳ级为完全扰动。Ⅱ、Ⅲ级样品不应制备力学性质试样。受经济利益的驱动，有的试验室人员不愿放弃已经送来的试样，无视土样的扰动，仍然取作力学试验，影响了测试结果的准确性。为了赶时间，对力学性质试验项目的原状土样，未能控制同一组样品的密度或含水率之差，造成试验结果的数据离散性大或不合理。开样时操作人员忙于切取或安装各项试验的样品，对开土情况的描述偏于简单，不仔细观察和记录样品的颜色、气味、结构、夹杂或包含物、裂缝和均匀性等情况。样品制备不仅要有代表性，同时应考虑工程项目的特点，取土深度、野外描述和试验要求。对不符合试验要求的试样或试验有可能漏项的情况，应及时与送样单位联系。开土描述对试验结果的异常分析十分有用，是解释指标异常或各试验指标之间不匹配的依据之一，同时也能为工程技术人员用好试验成果提供帮助。

4.3 试验操作过程

为了保证试验结果的准确性，试验操作必须规范化进行，试验人员在工作中应严格按照规程规范的标准执行，做到每一个试验项目均规范化操作；试验过程中严格做好各项数据的记录和核对工作，确保原始数据的准确，真正从源头上杜绝主观因素可能给试验结果带来的影响和偏差。

4.4 试验资料的整理

为使试验资料可靠和适用，应进行正确的数据分析和整理。整理时对试验资料中明显不合理的数据，应通过研究，分析原因（试样是否具有代表性、试验过程中是否出现异常情况等）或在有条件时，进行一定的补充试验后，可决定对可疑数据的取舍或改正。同时，可以采用下列方法来发现一些土工试验的质量问题。（图1）

4.4.1 平行试验

对同一土样、同一项目进行平行试验，国家标准、行业标准已有规定须进行平行试验的并有允许偏差的试验项目，按国家标准、行业标准执行。在同一批土样试验中，如发现超差项数比例较大，说明整批试验结果有问题，需进行系统检查。在平行试验中，含水率最不稳定，容易超差，分析其原因主要是取土的代表性问题。密度超差主要有两个原因：一是土自身的不均匀性；二是环刀变形，刮刀磨损呈凹形。因此，在试验过程中需经常检查环刀、刮土刀是否符合质量要求。目前国家标准行业标准还没有规定允许偏差的试验项目，如：固结试验、直接剪切、无侧限抗压强度等，可根据工程的实际情况，按不同土层选取一定比例的土样进行固结平行测验。有条件时，选一定比例的土样进行直接剪切或无侧限抗压强度平行试验。平行试验结果的偏差可用数理统计方法进行统计分析，用3倍标准差（±3s）差别试验结果是否属可疑数据。

4.4.2 土的物理力学指标的相关性分析

土的物理指标之间是相关的，土粒比重Gs决定于土的矿物成分，当粘土矿物含量较多时，Gs值较大。而塑性指数Ip的大小与土中结合水的含量有关。粘土矿物越多，可能形成结合水含量越高，Ip值越大。土中粘土矿物含量较多时，Gs和Ip值较大。Gs与Ip正相关。据此，可判断Gs和Ip是否合理。土的含水率ω与土的天然孔隙比e0是相关的。对同一类型的土含水率越大，e0也越大，即ω与e0正相关。不同的土含水率就可能不一样。如红粘土、膨胀土、含云母较多的土能吸附更多的结合水，因此含水率比直观感觉高。

4.4.3 编制质量分析表

土工试验确定土的工程特性参数，主要建立在统计的经验基础上。因此，将勘察场地土样进行分层，用数理统计方法，将土工试验结果统计分析，编制土工试验质量分析表，查找可疑数据，评价土工报告的质量。分层及统计方法为，根据勘察场地土层的物理力学性质等在勘探深度范围内自上而下按土的深度、结构、颜色、类型、状态、密实度等，将土分成若干土层。然后按土样的测试项目进行数理统计分析，每个土层的统计频数不应小于6个，编制土工试验质量分析表。按土层进行统计分析，适用于大部分土工试验结果的质量分析，用计算机直接处理，操作简便客观，容易发现每个土层试验结果中的可疑值。经过补充试验或查证，可对可疑数据进行舍弃。

4.4.4 用数理统计分析方法差别异常数据

将土工试验的可疑数据进行异常差别。常用的异常数据差别方法用3倍标准差法（±3 s），但3倍标准差法需要参加统计的频数要大（一般n≥30）。当n≤10时，无法检查出任何异常数据，因此，当参加统计的频数较小时，可用Grubbs准则、t检验等方法进行差别分析。

4.4.5 测试数据分析整理必须坚持实事求是的原则

长期以来，在土工试验中存在着一个思维误区，即认为同一个土样的物理性质指标一定与力学性质指标相“匹配”，从而对不“匹配”的数据随意改动或删除。但试验室应准确、清晰、明确和客观地报告每一项检测或校准，或一系列的检测或校准的结果，并符合检测或校准方法中规定的要求，不能因为某一项结果不合格而不予报告。这也是试验室诚信和公正性的基本表现。匹配只是土的一般规律，是否匹配可以作为检查土的各项测试结果之间的内在联系，有异常时应对单项试验的原始记录、试验方法、数据处理进行复查，如试验无误，试验室不能进行数据处理，应将该数据进行说明后如实报告。综合分析报告的真实性与准确性，是土工试验报告的核心。

5 结语

土工试验的质量是试验室的生命，而人员的素质、设备的条件以及规范的管理制度则是土工试验质量的保证。认真执行国家规范标准，提高专业技术水平，加强设备管理和更新，推行试验室认证机制，才能有效地提高土工试验质量，保证土工试验成果的真实性、可靠性，从而确保工程总体的质量和安全性。

参考文献

[1] 王文林.室内土工试验的流程分析[J].科技资讯，2014（3）.

[2] 廖世淼.土工试验人员的业务要求研究[J].科技创新导报，2013（12）.