土工合成材料实验室的检测误差分析

刘　艳

（新疆北方建设集团有限公司新疆奎屯833200）

土工合成材料实验室的检测误差分析

刘艳

（新疆北方建设集团有限公司新疆奎屯833200）

本文主要结合联合检测的结果，对土工合成材料实验室的检测误差进行分析，并对造成误差原因进行总结以及提出解决建议，以期为土工合成材料的发展提供参考。

土工合成材料；联合检测；误差分析

1　土工合成材料联合测试

本文所有实验数据是根据联合检测的成果［1］，应用数理统计方法得出。

（1）土工膜的物理特性

表1是不同实验室对土工膜的物理特性进行实验研究的结果。

表1　土工膜物理特性检测结果统计表

由表1可以得出，厚度的各实验室的平均值为0.51mm。而厚度的差异系数为0.025，与各实验室变异系数的平均值为0.03相近，单位面积质量的各实验室的平均值为0.453kg/m2，而单位面积质量的变异系数为0.019与各实验室变异系数均值为0.018也相近，所以各实验室对于土工膜的厚度和单位面积质量检测结果不存在系统误差，说明各实验室都将土工膜的样品规格作为不变量来开展的实验检测。

（2）土工膜的水力学特性

表2是不同实验室对土工膜的水力学特性进行实验研究的结果。

表2　土工膜水力学特性检测结果统计

由表2可以知道各实验室对于土工膜的水力学特性的结果各异，造成这个结果的原因主要是实验使用的检测方法不同以及所用实验设备不同。

（3）土工膜的力学特性

实验结果表明，土工膜被横向拉伸时强度的各实验室统计均值为0.294kN，其变异系数为0.211与各实验室变异系数均值为0.038相差很多，且各实验室之间的误差为19.5%与各实验室内的误差为4.0%相差也很多，在横向拉长时的伸长率方面，伸长率的各实验室统计均值为450%，其变异系数为1.528与各实验室变异系数平均值为0.054相差很多，且其各实验室之间的误差为141.3%与各实验室内的误差为57%相差太大。土工膜在被横向拉伸时的各实验室的统计项数值的差异说明了各个实验室的检测结果存在着系统误差。纵向拉伸也是相同情况，即它也可以说明各个实验室间的检测结果存在着系统误差。这系统误差产生的原因是各实验室对于施予土工膜的力的强度不同造成的。而土工膜的CBR顶破强度的各实验室的平均值为1.111kN，其变异系数为0.062与各实验室的平均误差系数为0.035相差不大，其实验室之间的误差为5.2%与各实验室内的误差为3.7%也相差不大。说明各实验室在CBR顶破强度的检测中不存在系统误差。

2　土工栅格的实验结果分析

本文只对塑料土工栅格进行研究。实验结果表明，单筋的拉伸强度的各实验室的平均值为1.299kN，其变异系数为0.049与各实验室的平均变异系数为0.056相差不大，且各实验室间的误差为7.0%与各实验室内的误差5.6%相差也不大，说明在测量单筋塑料土工格栅时各实验室之间不存在系统误差。3筋塑料土工格栅的拉伸强的各实验室的平均值为4.048kN，其变异系数为0.074与各实验室的平均变异系数为0.033相差较大，且各实验室间的误差为9.2%与各实验室内的误差为4.3%相差较大，这说明在测量3筋塑料土工格栅时各实验室之间存在系统误差，7筋～8筋同样如此。通过对比单筋、3筋、7筋～8筋土工格栅拉伸强度的室间误差与室间误差来看，室内误差不大，但是室间的误差就比较大，明各实验室的检测结果存在着系统误差。再通过对比单筋、3筋、7筋～8筋土工格栅伸长率室间误差与室内误差来看，室内误差很大，室间误差更大，说明各实验室的检测结果存在较大的系统误差。单筋塑料土工格栅的误差主要来源于各实验室屈服点的取值各异。多筋塑料土工格栅的误差来源于多筋塑料土工格栅受力后自身的特性即多峰性和波动性，导致了各实验室的取值不同［1］。本文主要针对针刺土工布的物理特性、水力学特性以及力学特性三类特性来进行分析。

2.1针刺土工织物的物理特性

针刺土工织物的物理特性依然是从单位面积质量和厚度进行分析的。实验结果表明，针刺土工织物的物理特性检测中的厚度的各实验室的平均值为2.93mm，其变异系数为0.053与各实验室的平均变异系数为0.034相差不大，其各实验室间的误差为4.4%与各实验室内的误差为2.4%相差也不大，说明针刺土工纺织物的厚度各实验室的检测结果不存在系统误差。而针刺土工织物的单位面积质量的各实验室的平均值为0.3142kg/m2，其变异系数为0.021与各实验室的平均变异系数为0.036相差也不大，而且其各实验室间的误差为1.8%与各实验室内的误差为2.6%也是相差不大的，说明在进行针刺土工织物的单位面积质量的检测时不存在系统误差，因为各实验室是合理的分配了针刺土工织物的样品。

2.2针刺土工织物的水力学特性

针刺土工织物的水力学特性检测项包括渗透系数和等效孔径这两项，实验结果表明，对于针刺土工纺织物的渗透系数的检测，各实验室给出的结果有很大的差别，最明显的差别结果是由实验室4给出的，这就说明了在进行针刺土工纺织物的渗透系数检测时各实验室存在着系统误差。造成误差的原因主要有两个：一是，各实验室的检测技术水平各不相同；二是，各实验室的实验设备各不相同。而且在表中可以看出，对于不同的等效孔径的检测各实验室给出结果也有很大差别，这也就说明在进行针刺土工纺织物的等效孔径检测时各实验室存在着系统误差，造成误差存在的原因主要有三个：一是，各实验室使用的检测方法不够合理；二是，各实验室的检测技术各有不同；三是，各实验室的实验设备不尽相同。

2.3针刺土工织物的力学特性

对于针刺土工织物的力学特性的分析主要从梯形撕裂纵向强度、梯形撕裂横向强度和CBR顶破强度这三方面来分析。

实验结果表明，针刺土工织物的梯形撕裂纵向强度的各实验室间的平均值为0.307kN，其变异系数为0.188与各实验室间的平均变异系数为0.075相差很大，其各实验室间的误差为17.4%与各实验室内的误差为7.9%相比大了许多，这说明在检测针刺土工织物的梯形撕裂纵向强度时各实验室存在着系统误差。针刺土工织物撕裂横向强度的情况与纵向相似，所以在针刺土工织物的梯形撕裂横向强度的检测中各实验室存在着系统误差。而针刺土工织物的CBR的各实验室的平均值为2.054kN，其变异系数为0.027与各实验室的平均变异系数为0.083相比差别不大，说明在检测针刺土工织物的CBR时各实验室不存在系统误差［2］。

3　误差存在原因分析

通过以上实验，可以发现现阶段土工合成材料实验检测还存在着一些问题，主要表现在各国家、地区以及部门之间存在着大量不同的测土工合成材料自身性能的方法。具体来说是因为各实验室的实验仪器的不同、实验操作方法的不同、对检测机理了解的不同以及传统习惯的不同，使得实验检测的结果存在着误差。

具体导致误差的因素还有：（1）在检测中土工织物的时候由于布面不平整以及夹具的原因，造成了土工织物的延伸率存在虚假问题；（2）在检测中土工合成材料的厚度会随着压力的变化而变化，使得厚度测量取值的结果存在误差；（3）在土工格栅的实验检测中，由于对土工格栅的夹持方式的不同，造成拉伸强度与延伸率的不同。

4　对土工合成材料检测提出的建议

针对土工合成材料实验室检测中存在误差问题，给出了以下建议：最重要的一点，要实现土工合成材料检测方法的统一或者使检测方法标准化，就需要国家、地区、以及部门之间加强交流，展开密切的合作，将存在的问题进行深入研究才能实现土工合成材料检测方法标准化。具体的建议有：

（1）对于土工织物的延伸率虚假问题，可以通过预设拉力值，来消除卷曲的影响，对于夹具造成的误差，可以通过研究更合理的夹具来消除影响；

（2）在测量土工合成材料的厚度是，一定要重视厚度随着压力变化这一实际问题，统一对厚度测定的方法；

（3）土工格栅的纵横向拉伸测试中，可以只测试单筋材料轴向抗拉强度，至于土工网的强度可以只考虑结构系数。

5　结语

本文对土工合成材料实验室联合检测结果进行分析，分析的主要内容为土工膜特性与土工格栅特性的实验室检测，并且实验室检测结果存在差异。现阶段土工合成材料实验检测还存在着一些问题，造成这些问题的主要原因是在各国家、地区以及部门之间存在着大量不同的测量土工合成材料自身性能的方法。为了对土工合成材料顺利的进行定性工作，就需要不断的促进土工合成材料性能测试方法的统一。陕西水利

［1］徐东升，李广信，王育人，陈轮.土工合成材料的联合测试［J］.水力发电学报，2002，S1: 63-72.

［2］杨明昌.土工合成材料实验室的检测误差［J］.水利水运工程学报，2005，03:63-70.

（责任编辑：畅妮）

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