土工膜拉伸强度的稳健统计分析

胡宁宁

摘 要：文章介绍了13家实验室参加土工膜拉伸强度检测能力验证的情况，在保证测试样品均匀性的前提下，采用迭代稳健统计技术对各实验室反馈的试验结果进行了分析，根据Z比分数值对各实验室检测能力进行了评价。

关键词：土工膜；均匀性；拉伸强度；能力验证

中图分类号：TV52 文献标志码：A 文章编号：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

土工合成材料作为岩土工程和土木工程建设中非常重要的一类新型材料，自上世纪80年代以来正式进入中国，经历了数十年的快速发展。现已在水利水电工程、公路工程、铁路工程、建筑市政工程、环境工程和国防科技等领域中得到日益广泛的应用[1]。随着应用和市场规模的扩大，對促进土木建筑等行业技术进步发挥着越来越重要的作用。

当下，国内土工合成材料检测机构测试能力参差不齐，测试标准尚存在一定瑕疵。为考察国内检测机构的测试能力，验证现有测试标准的科学性，最终保障试验数据的准确性，故开展了本次能力比对活动。

活动共邀请到13家机构参与，所选用的对比样品为土工膜。土工膜作为高分子聚合物制成的薄膜，具有防渗性能优良、质量易于控制、适应地域宽广、施工快捷、造价低廉等诸多优点[3-4]。随着新技术新工艺的迅猛发展，已在很多工程中得以应用，为在更广泛的领域应用积累了丰富经验。

2 样品均匀性检验

对于制备批量样品的检测能力验证计划，通常必须进行样品均匀性检验。样品的均匀性对比对结果至关重要。在实施比对计划时，应确保比对结果中出现的不满意情况不归咎于样品本身或样品之间的不均匀性。为了排除比对样品的不均匀对比对结果的影响，在比对活动之前，先采用单因素方差分析[6]评估所选样品的均匀性。本次分析选择土工膜纵向拉伸强度指标，检验结果如表1所示。

按照标准CNAS-GL03：2006《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》的规定，当统计量F

3 稳健统计分析

3.1 稳健统计分析原理

稳健统计分析是目前国内外开展比对活动，并对比对结果展开分析评价的常规方法[7]，它是指无需事先辨别离群值，所有数据结果都要参与统计，将离群值对整体数据的影响降到最低。本次结果统计分析采用李玉武等[8]推荐的迭代稳健统计法，结合四分位和经典统计两种方法的优点，对数据结果的分析处理更加科学准确。其原理如下：

将初始数据（xi）按照递增顺序排列，得到算术平均值（x）和标准差（s）。计算稳健平均值（x*）和稳健标准差（S*）的初始值：

根据以下步骤更新x*和S*的值，计算？啄=1.5S*

对每个xi（i=1，2，3，4，...，p），计算

再计算x*和S*的新的取值：

当稳健标准差的第三位有效数字和稳健平均值相对应的数字在连续两次迭代中不再变化时，即可认为过程是收敛的。将最终所得的x*和S*代入下式得出Z值：

Z=；其中，x为参加者结果。

以Z比分数评价每家机构的检测能力，即：|Z|≤2：表明“满意“，无需采取改进措施；2<|Z|<3：表明“有问题“，产生警示信号，需要注意；|Z|≥3：表明“不满意“，需要立刻采取改进措施。

3.2 比对结果分析

利用Matlab数学软件按迭代稳健统计原理编程，运算得出稳健平均值及标准差，随后对各家机构的数据结果进行迭代统计分析。计算得到的土工膜纵向拉伸强度Z比分数如表2和图1所示。

图中可以看出，土工膜纵向拉伸强度比对结果显示为“满意”的机构13家，“有问题”的机构0家，“不满意”的机构0家。

4 结束语

本次能力验证比对，通过检验样品的均匀性，对所得试验结果进行稳健统计分析，得出以下结论：

（1）所选土工膜纵向均匀性良好，为本次比对活动的开展提供了前提条件。

（2）13家机构反馈的土工膜纵向拉伸强度满意率为100%，未出现不满意和有问题情况，说明13家机构对该指标的检测能力均较强。

（3）比对活动有效地评价了参加机构的实验室检测能力，科学合理的分析结果能够帮助离群机构发现问题，找出差距，进而改正，最终达到提高自身检测能力的目的。

参考文献：

[1]迟景魁.中国土工合成材料发展现状与未来[J].纺织导报，1999（1）：14.

[2]SL235-2012土工合成材料测试规程[S].北京：中国水利水电出版社，2012.

[3]土工合成材料工程应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.

[4]任天柱.土工合成材料在水利工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017（2）.

[5]束一鸣，顾淦臣.长江三峡二期围堰土工膜防渗结构前期研究[J].河海大学学报，1990，18：43-48.

[6]CNAS-GL03-2006.能力验证样品均匀性和稳定性评价指南[S].

[7]CNAS-GL02-2014.能力验证结果的统计处理和能力评价指南[S].

[8]李玉武，孙培琴，孙海容.能力验证检测数据的两种稳健统计分析方法比较及结果合理性判断[J].冶金分析，2014，34（5）：1-9.