王霞 謝一鳴

【摘?要】本文簡要分析全自動氣壓固結儀的工作原理，通過隨機抽樣，對同一件土樣分別采用人工法和全自動法進行試驗，得到兩種方法下的壓縮模量和孔隙比，對不同方法下的試驗結果的對比分析，并計算兩種方法的相關系數(shù)，分析評價全自動法試驗結果的可靠性。

【關鍵詞】全自動;氣壓;固結儀;可靠性;相關系數(shù)

Working Principle and Reliability Analysis of Automatic Pneumatic Consolidation Instrument for Geotechnical Tests

Wang-xia1， Xie yi-ming2

（1.Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co.，Ltd?Shandong?Ji'nan?250101;

2.School of Civil Engineering，Shandong Jianzhu University?Jinan?Shandong?250101）

【Abstract】In this paper， the working principle of the automatic pneumatic consolidation instrument is briefly analyzed. By random sampling， the same soil sample is tested by manual method and automatic method respectively. Compression modulus and void ratio under the two methods are obtained. The test results under different methods are compared and analyzed. The correlation coefficients of the two methods are calculated， and the reliability of the test results by automatic method is analyzed and evaluated.

【Key words】Fully automatic;Air pressure;Consolidation instrument;Reliability;Coefficient of correlation

1. 前言

（1）巖土工程勘察是工程設計的基礎，土工試驗就是要為巖土工程勘察工作提供準確可靠的數(shù)據(jù)。常規(guī)土工試驗項目多，試驗周期長，每做一項試驗都要進行操作、讀數(shù)、計算、查表、繪圖、校對、審查等，需要大量繁瑣、復雜、重復的勞動。特別是有些試驗項目，連續(xù)試驗20多個小時，經(jīng)常要安排試驗人員晝夜加班，付出相當辛苦的勞動，由于多方面的原因所出試驗結果免不了誤差較大，有的甚至影響到工程安全，造成工程隱患。隨著計算機技術的快速發(fā)展，自動化的土工試驗儀器被廣泛應用到土工試驗中來，其優(yōu)勢就是能夠最大限度的排除人為因素對試驗結果的影響，使試驗數(shù)據(jù)更加準確，為后續(xù)的設計工作提供保障。

（2）全自動氣壓固結儀可用于測定在不同荷載和有側限條件下土的壓縮性能，整套系統(tǒng)由固結儀、氣壓控制器、多路通信轉換儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，可以進行正常慢固結試驗和快速固結試驗，測定前期固結壓力和固結系數(shù)。系統(tǒng)具有氣壓控制穩(wěn)定可靠、噪聲低、固結壓力分別控制、軟件系統(tǒng)安裝方便、輕便、占地面積小、軟件界面較好等特點。特別是固結壓力分別設定，能大大提高儀器的靈活性，縮短試驗周期，性價比較高。

2. 工作原理

根據(jù)氣壓傳動的原理，采用自動控制技術，利用壓縮空氣通過氣缸對土樣進行逐級加載。計算機軟件系統(tǒng)可以分別對氣壓控制器設定固定壓力、自動糾正容器（包括土樣）及其他附件的重量，啟動固結、停止固結和數(shù)據(jù)交換等功能，可以對多臺固結儀的位移傳感器進行標定，實時顯示固結試驗的數(shù)據(jù)和圖表曲線，計算機軟件系統(tǒng)可以聯(lián)結電子天平，對土樣盒稱重，含水量密度計算。每路氣壓控制器由MCS單片機控制，可對多臺固結儀設定同一固結壓力，自動采集多通道數(shù)據(jù)，實時將多通道數(shù)據(jù)傳遞給計算機，實現(xiàn)自動控制。

3. 可靠性分析

利用同一巖土工程勘察項目，對黏土、粉質黏土和粉土各隨機抽取10件樣品，對同一土樣分別采用人工法和全自動法進行試驗，選取土樣的壓縮模量和孔隙比指標進行對比分析，計算兩種方法下的相關系數(shù)，用來評價全自動氣壓固結儀試驗數(shù)據(jù)的可靠性。

3.1?壓縮模量。

黏土、粉質黏土和粉土在兩種方法下的壓縮模量對比圖分別見下圖1、圖2和圖3（黏土壓縮模量對比圖見圖1、粉質黏土壓縮模量對比圖見圖2、粉土壓縮模量對比圖見圖3）。

3.2?孔隙比。

黏土、粉質黏土和粉土在兩種方法下的孔隙比對比圖分別見下圖4、圖5和圖6（黏土孔隙比對比圖見圖4、粉質黏土孔隙比對比圖見圖5、粉質黏土孔隙比對比圖見圖6）。

3.3?相關系數(shù)計算。

選取壓縮模量和孔隙比兩個指標，分別計算黏土、粉質黏土和粉土的同一件土樣在兩種方法下的相關系數(shù)，計算結果如下表1（相關系數(shù)計算表見表1）。

3.4?可靠性評價。

根據(jù)壓縮模量對比圖圖1～圖3和孔隙水對比圖圖4～圖6發(fā)現(xiàn)，試驗數(shù)據(jù)偏差較小，偏差范圍基本穩(wěn)定且無趨勢性漂移，參考相關系數(shù)計算表表1，說明兩種試驗結果相關性較強。綜合判斷全自動氣壓固結儀試驗結果滿足精度要求，試驗結果是準確、可靠的，可滿足后期工程設計的需要。

4. 結語

（1）全自動氣壓固結儀提高了試驗精度，縮小了相對誤差，減少了隨機誤差，提高了工作效率，減輕了試驗人員的勞動強度，降低了試驗成本。

（2）通過對試驗結果對比分析，全自動氣壓固結儀試驗結果是準確、可靠的。

（3）隨著科技進步和社會發(fā)展，試驗儀器和應用軟件也會進一步完善和提高，從而更好的為工程建設服務。

參考文獻

[1]?巖土工程勘察規(guī)范. GB50021-2001（2009年版）.中華人民共和國國家標準， 2002.3.

[2]?土工試驗方法標準.GB/T50123-1999.中華人民共和國國家標準，1999.10.

[3]?陳少華，于文蓬.全自動數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)在土工試驗中的應用.首屆山東材料大會論文集（土木建筑篇 下）.2007.

[4]?高麗萍.土工試驗全自動數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的應用及影響.內蒙古科技與經(jīng)濟.2011.3.