浅谈土工实验室仪器计量控制

【摘要】加强土工试验室的计量检定工作是必不可少，而且是一非常重要的任务，必须按时、按质地每年将其做好，这样才能保证土工试验质量。本文主要阐述土工试验仪器的计量控制问题，包括计量仪器设备的检定周期、样品制备的评价、仪器设备的校准。

【关键词】土工；实验室；计量

作为检测岩土（水）工作性质的土工试验室当不例外，必须具备一套完整的质量方针，质量目标和质量控制体系。对于计量控制，不能仅局限于各种测试仪器设备的控制，还应包括测试环境、测试人员、测试方法、测试样本、量值溯源等一系列技术要求。在我国建设部2003年颁布的“对勘察进步与技术改革要点”也提出了岩土工程勘察单位“建立土工试验的资质标准并展开资质认证；完善原位测试和工程检测的计量认证制度”的要求。

1关于强制裣定的计量仪器设备项目

国家计量法将计量器具分为计量基准、计量标准和工作计量器具三大类。按检定要求分为强制检定和控制检定两大款。我国强制检定的工作计量器具检定管理办法第二条明确，强制检定范围是指“用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境检测方面，并列入本办法所附《中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录》的计量器具。国家计量局相应的发布有“强制检定的工作计量器具明细目录”，它在对以上强制检定的计量器具细化的同时，明确各地计量行政部门“可结合本地区的实际情况，确定具体实施的项目”。和我们专业相关有尺、砝码、天平、秤、密度计、压力表等。

根据以上各文件精神和具体规定，结合我们土工试验行业主要对岩上的物理、力学性质进行检验测试的特点，以及随着测试技术进步，测试技术中新项目开发和计算机等现代测试技术引入的情况，我们认为土试室用于土工试验的仪器设备属于强制检定的仪器设备可分为两大类：

（1）用于自行计量校准检定工作计量器具的仪器设备。主要有：量角器、大称量高精度台秤、电子天平、游标卡尺、变形钢环等。

（2）直接用于生产的工作计量器具。这是大量的，因为土工试验虽非向社会提供“公证测试数据”，但要保证测度结果的真实可靠，必须将有关的测试仪器设备列人强制检定控制。主要有：测力钢环、各种传感器（位移、压力）、百分表、电子天平、颗粒分析量筒、密度计、水分析用的分光光度计、比色计、烘箱用的水银温度计、压力表等。

鉴于土工试验的对象主要是土类，其性质的变异性较大，加上试样扰动影响，故土的测试不同于一般材料。经统计，土的物理性指标的变异系数一般为2%一10%，力学指标变异系数大多≥20%，属于不确定度很大的指标.故国家所列几类相关的计量器具中，我们有的未将列入，如：用于颗粒分析称土样的天平及颗粒分析试验用的秒表；用于土样预压处理及固结试验用的砝码；相对密度仪、击实仪等。

2计量仪器设备的检定周期

土工试验所用的仪器设备应符合现行国家标准《土工仪器设备的基本参数及通用技术条件》GB/T15406—94规定。根据国家汁量法的要求，土工试验所用的仪器设备应定期检定或校检。其检定周期，对通用仪器设备，应按有关检定规程进行，对专用仪器设备可参照现行行业标准《土工试验专用仪器设备校检方法》SLll0—118。上海《岩土工程勘察规范》也规定，“对土工仪器应定期检定，使用符合精度的仪器，测力计、压力表、百分表要一年标定一次。”根据本土工试验室的生产及仪器设备的使用率进行逐项落实。在部分按以上规定周期检定同时，对部份仪器设备的检定周期进行适当的调整。

例如，使用率较高的天平、称天然含水量的电子天平、烘箱温控器也一年检定一次；对于三轴仪、直剪仪上的测力钢环，因使用相对固定，测力精度要求较低，量测范围也相对较小，且稳定性较好，故建议两年检定一次；对于自动采集仪，因受其电子元件使用寿命的限制，在规定每两年检定同时还规定五年更新换代，以保证采集数据精确可靠。对于剪力仪、预压仪、固结仪进行两年一次的检定。对于使用频率较少，如相对密度仪、击实仪冰分析用的分光光度计、PH计、比色计建议适当延长检定周期，宜为两年。

3样品制备的评价

现场试验是评审检验机构技术能力的关键环节，评审员在对现场试验的全过程跟踪考核中，往往比较关注检测方法、检测操作、测试仪器或环境条件，对样品制备的评价不够重视。样品制备评价的薄弱环节主要是鉴别试样的质量等级和开土描述两个方面。受经济利益的驱动，有的实验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。

作为土工试验的输入，正确制备土的样品十分重要。样品制备评审的依据是试验委托书和土工试验规范。在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四个质量等级，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。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。评审应关注原状样扰动后的处置和信息反馈。

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。为了做好开土描述，要求描述人员具备土质学和地质学的基础知识，最好又有野外工作经验，一般应由测试组长担任开土描述工作。

4仪器设备的校准

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。土工试验所用计量器具分为两类：一类直接用于测量（如天平、温度计、比重计等）；另一类计量器具构成仪器设备的一部分（如百分表、传感器、测力计、压力表、砝码等），主要有固结仪、剪切仪、三轴仪、无侧限仪和贯入仪等。

资料审查和现场评审倾向于计量器具的检定记录和现场仪器设备的标识，容易忽视力学性质试验的仪器设备整机的校准。现以常用的应变式直接剪切仪来说明此问题。该仪器上的计量器具为百分表、测力计和砝码，由于制造时的缺点，搬运过程中的震动，以及使用过程中的磨损和拆装等原因，虽然这些法定计量器具外送检定合格，但在整机工作时，各部件之间的配合误差并未消除，虽然试验条件完全相同，并不能保证剪切试验结果的准确。用于计算抗剪强度的测力计率定系数不宜直接采用外检合格证书给出的数值，而应将有关计量器具安装后在整机状态下校准得出。其他力学性质试验仪器设备也有类似问题。

用于力学性质试验的土工仪器设备，装有一些法定计量器具，但整机应属于非法定计量仪器设备，其工作的准确度不是若干法定计量器具的简单总和。承担计量检定的机构宜研制适合土工试验仪器设备整机检定的装置，提供上门服务。在条件不具备时，实验室在外送检法定计量器具的基础上，可按校准规范进行自检，减少试验误差。计量认证中，不仅要查阅计量器具的检定记录，还应加强评审实验仪器设备整机检定的方法和实施情况，使试验数据达到真实、准确的要求。

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