巖土試驗中異常數據的處理

看起來這個命題比較奇怪，既然是實驗得出的數據，怎么會有正常和異常之分呢？且聽我慢慢道來。

巖土試驗也稱土工試驗，包括巖石、土的物理力學試驗和水土的簡易化學分析試驗（化學試驗本文不討論）。我為什么說數據有正常和異常之分呢?是因為巖土試驗是一種物理試驗，其試驗結果多為常量（非微量、非痕量）數據。任何一個稍有巖土工程（不僅僅是測試人員，甚至包括編錄員在內勘察人員）經驗的人都能大致確定巖土測試參數的大致值（經驗值），經驗豐富的測試者甚至在開土制樣的過程中就能基本確定巖土的常規指標。從這個意義上來說，巖土試驗的結果大致是可以“看得見”的。如果我們試驗的結果超出了我們的估計值，這時我們可以認為這個數據是異常數據。

異常數據有兩類，一是過大，另一類是過小。

異常的性質，也可分為兩類：真異常和假異常。

真正的異常也稱真異常，測試的結果是正確的且與實際相符，但由于這個巖土樣的物質成分或結構構造特殊。如一花崗巖巖石的密度測量的結果是3.00g/cm3，與正常值2.65-2.75g/cm3相對比是不正常的，后經仔細觀察，巖石并非花崗石，而是矽卡巖其中有磁鐵礦化，3.00g/cm3是正確的。再如，含水量達900%、孔隙比達10、容重1.05g/cm3的泥炭土，自由膨脹率達160%的膨脹土，易溶鹽達5%的鹽漬土等這樣超常的數據，都可能是真的。如果對這樣的結果有些懷疑，也再正常不過了，你應該檢查開土記錄、所有原始數據，重新計算，并通過其他指標驗算，確認其可靠性。在初次遇到這樣的數據時應該換人重新試驗，確保其正確性，必要時應通知勘察負責人一起研究。

另一種情況是表象的異常也稱假異常，測試的結果與實際不符。這種情況在實驗過程中比較多，造成這些假異常的原因大都是人為因素造成。

任何看起來不正常的數據都應該尋找出原因。如果是真異常，要對試驗結果增加備注提醒使用者，如果是假異常能改正的就要加以改正。

下面舉例說明幾種常見的假異常數據及其處理情況。

1、巖性定名分析結果與送樣單完全不符

例一：野外定名粘土，試驗結果為淤泥。這種情況在沿海地區常見。按正常地層層序，地表1.5m以上為褐黃色粘土，其下為黑灰色淤泥，但土工試驗結果第一個樣為淤泥，第二個樣為粘土。與送樣單正好相反。處理方法：查看開土記錄，確認開土記錄沒有問題，分析其原因可能為取樣人帖錯標簽?？赏ㄖ蜆尤饲笞C后兩樣結果交換，并在原始記錄中標注；或按原測試結果提交報告，并在備注欄標可能是1#樣與2#樣標簽有誤（一般不要這么做，業主看到后會認為勘察的質量有問題，標簽都帖不對，還能做什么勘察工作？）。

例二：粘土中做出粉砂或砂層中做出粘土，這可能是主層中的夾層，要查看一下開土記錄，看是否有另外一種土與送樣單上相當（如樣的兩頭是粘土，中部大部分是砂，這是做的是砂造成不符），在備注樣中加注夾層情況。

例三，假樣。如硬土層中的軟土，巖石中的砂夾層，都是上部地層掉落孔底殘留物，取樣前孔底不干凈，且封樣前編錄人員未檢查造成的。這些樣在開樣時一般是能夠發現的，這些樣不要再浪費時間去做了，拍個照片發給送樣人，測試結果畫個橫杠吧。

2、部分指標與實際不符

⑴抗剪強度

抗剪強度是巖土試驗最難測量的項目，常常與實際出入大，有時甚至出現一些與理論值不符的情況，如直剪試驗粘聚力或內摩擦角出現負值。造成不正常的原因常常是由于土的不均勻性或試驗者的經驗造成的。土的不均勻性影響最大。一個不均的土樣開成三塊作剪切試驗，如果強度是大中小的順序試驗，則出現粘聚力很大，內摩擦角變小甚至為負值；反之則內摩擦角很大，粘聚力變小甚至變為負值。試驗者的經驗對結果也有影響，剪切的速度快結果變大，剪切速度不均勻使結果變得難以預料。處理這些異常的數據比較難，首先要提高試驗者的經驗，排除人為因素后，一般是掰開試樣查看樣品情況，在確認有兩塊樣是正常的情況下從三個樣中去除掉一個異常樣，如果有兩塊及其以上的樣是不正常的，則本試驗項目只能劃橫杠了。

⑵抗壓強度

抗壓強度常常小于實際值。主要原是有些硬質巖石常有斜裂隙，試驗時延裂隙面劈裂。另一種情況，在樣品加工時用于試驗受力的上下兩面凹凸不平，無形中減小了受壓面積，試驗結果偏小。對于這類試驗結果的處理辦法，一般是加備注附上破壞照片。

⑶壓縮模量

壓縮模量的異常，偏大偏小都有。中硬土含有結核，結果是數值偏大；樣品受凍，常常是少數偏??；由于裝樣不正確可能造成不確定的異常。處理這類異常，首先是檢查樣品，找出原因，加備注或畫橫杠。

⑷中粗砂土含水量

中粗砂土含水量的測試意義不大，即使是“原狀樣”，中粗砂的持力能力弱，在開土時水已大部分流失，測試值過小。要真正做出中粗砂土含水量，取砂器取土后凍結法試驗結果可能會接近真值，但一般條件做不到。地下水位線以下的砂層，可以認為是飽和的，可用實測密度、土粒密度和飽和度100%，反求含水量。

3、失靈儀器產生的異常數據

無規則的儀器異常，數據只能作廢。但是并非所有的儀器異常數據都不能用，首先要分析儀器異常的規律，進行數據影響評價，看其影響程度再作處理，不要立即全部作廢，要知道力學試驗的樣品，做完試驗以后已經沒有樣品可以再試驗了！怎么辦？首先是檢查異常儀器與正常儀器的關系，有些儀器如電子天平、測力計、鋼環等，初始值錯了，可以在試驗后再校正或重新率定系數，用校正前后的數值比修正測試值；液限錐、環刀等年長日久磨損了，可以測量實際值校正。

4、操作錯誤導致的錯數據的處理

環刀、含水盒未去皮，有經驗的測試者可能一眼就能看出來。如密度1.95g/cm3的土被測試成2.67g/cm3（極度異常，都和巖石密度相當了），原因是60的環刀117g土，未去掉43g的環刀，（117+43）/60=2.67g/cm3。去皮后重算，正好還原。

擊實試驗未加木墊。做過一個粘土的擊實試驗，結果最大干密度為2.30g/cm3，又是一個極度異常值。先檢查計算公式和計算過程，所有的干密度最小的也在2.00g/cm3以上，再查看所有原始數據后，始終找不到答案，不知道錯在哪里。最后查看儀器操作說明書的參數，土樣高度為12cm，再測量樣筒的實際高度為17cm，因為是新儀器，和老儀器有點區別，還有一個5cm厚的木墊未放入，無形中土的體積增加了5cm的高度，找到了原因，結果就很簡單了，用17cm樣高計算體積，求得最終結果為1.62g/cm3，與經驗值是一致的。

5、可進行微調的正常數據

某些指標直接影響到土的分類命名，這些數據在命名的界線附近左右搖擺，而根據送樣單和開土記錄來看，這些土屬于同一類。如某一場地的一層土為粘土與粉質粘土的界限土，關鍵性指標塑性指數IP測試結果在16.5-17.5之間，直接結果的定名為粘土與粉質粘土交遞出現；場地的另一層土是軟土，關鍵性指標孔隙比e測試值在1.45-1.56之間。對于土工報告來說，不存在任何問題，但對于編寫勘察報告的項目負責人來說，將是一大難題：完全按土試分層，剖面圖上將是交遞出現的尖滅和再現的斜層，圖面將目不忍睹，如果劃為一層，從理論上說無論叫粘土還是粉質粘土、淤泥還是淤泥質土都不通，雖然對報告結論沒有多大影響，但遇到死摳規范的審圖來，很難通過。這時，項目負責人會和試驗人員協商(項目負責人不能擅自修改數據，主管部門一但檢查到該項目的原始資料，項目負責人將會被處罰)，要求測試人員定為某一種統一的名稱。這時需要試驗人員進行一定的取舍，在試驗的不確定度內舍去一個“不合題意”的值（一般都是做兩個平等試樣，取一個對工程不利的），這種處理在試樣總數較少時是特別需要的，否則勘察報告將難以提交。我這里所說的并非修改數據，是有所取舍。

6、對任何虛假數據說“不”

沒有依據不能修改數據，沒有試樣更不能出數據，要對任何出具虛假數據的要求說“不！”。通過CMA（中國計量認證）的單位的標準報告格式的封二都有“本報告僅對來樣負責”字樣，如果你出的報告與樣品不符，甚至沒有樣你就出具了報告，這是怎么負責的呢？

“本報告僅對來樣負責”，對巖土試驗來說，是不負責的表現——巖土樣采取不易，測試過后的副樣只能鑒定巖性，不能再做力學試驗了，巖土力學測試是一特殊過程，當試驗過后，來樣已不能再驗證，對來樣負責等于一句空話。

結語

作為一個合格的測試者必須校驗好測試量具、調試好儀器設備，按規程操作，詳細做好記錄，留好副樣以備查。作為一個優秀的測試員還必須具有：分析識別真假異常的能力，有尋找出原因后改正假異常數據的能力，有有根據地取舍數值的能力，有對自己出具數據負責的能力，對一切出具虛假數據的要求說不。愿你成為一個優秀的測試者。