模塊1基礎知識準備授課教師：朱明栓副教授公路檢測

技術第一節概述一、公路檢測技術的意義

能用定量的方法科學地評價工程質量；提供工程質量，加快工程進度，降低工程造價，推動施工技術的進步；是工程設計參數、施工質量控制、施工驗收評定、養護管理決策及各種規范標準修訂的主要依據。

二、工程試驗檢測方法

1.分類

1)作為學術研究手段進行的試驗檢測。

2)作為設計依據參數進行的試驗檢測。

3)作為工程質量控制檢查或質量保證進行的試驗檢測。

4)作為竣工驗收評定進行的試驗檢測。

5)作為積累技術資料進行的養護管理或后評估試驗檢測。

6)作為工程質量事故調查分析進行的試驗檢測。

2.試驗檢測依據試驗檢測規程、設計文件、技術標準特殊情況下可由用戶提供檢測要求。若現行標準缺少結果判斷方法或結果判斷方法不明確，用戶應提供明確的結果判斷方法。

規程主要有：1)JTGE40-2007《公路土工試驗規程》。2)JTJ052—2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》。3)JTGE30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》。

4)JTGE41—2005《公路工程巖石試驗規程》。

5)JTJ055—1983《公路工程金屬試驗規程》。

6)JTJ056—1984《公路工程水質分析操作規程》。

7)JTGE51-2009《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》。

8)JTGE42—2005《公路工程集料試驗規程》。

9)JTGE60-2008《公路路基路面現場測試規程》。

10)JTGE50-2006《公路工程土工合成材料試驗規程》。

3.試驗取樣與檢測原始數據的處理

(１)試驗取樣對于進場的原材料，試驗人員應按規定頻率進行取樣送樣，取樣應具有代表性并按照相關規程所規定的方法進行。

1)抽樣方法為隨機抽樣。2)樣本大小的確定。

3)樣本確定后，抽樣人應以適當的方式將樣本封存，并由樣本所在單位以適當的方式運往檢測部門，運輸過程中不得損壞樣品(樣本中的每一個個體)的外觀和性能。

4)抽樣結束后，由抽樣人填寫樣品登記表。

5)對樣品進行試驗檢測。

6)對于比較重要的檢測項目，若采用專用檢測設備，應通過試驗確定其檢測數據的重復性。

(２)檢測原始數據的整理試驗檢測原始記錄是試驗檢測結果的如實記載，不允許隨意更改，也不允許進行刪減。

1)檢測數據的有效位數應與檢測系統的準確度相適應，不足部分以“0”補齊，以便使測試數據位數相等。2)同一參數檢測數據個數少于3時用算術平均值法求算代表值；測試個數大于3時，建議采用數理統計方法求算代表值。

3)對于每一單元內檢測結果中的異常值應用格拉布斯(Grabbs)法進行判斷，各試驗室平均值中的異常值應用狄克遜(Dixon)法進行判斷，且應合理區分可剔除異常值和不可剔除異常值。

４)整理后的數據應填入原始記錄的相應部分。

三、試驗檢測工作制度

1.崗位責任制度

2.試驗儀器設備管理制度

3.儀器設備購置、驗收、維修、降級和報廢制度

4.技術資料文件保管及保密制度

5.檢測事故分析報告制度1)樣品丟失、零部件丟失或樣品損壞。

2)樣品生產單位提供的技術資料丟失或失密，檢測報告丟失，原始記錄丟失或失密。

3)由于檢測人員、檢測儀器設備、檢測條件不符合檢測工作要求，或試驗方法有誤，或數據差錯而造成的檢測結果錯誤。

4)檢測過程中發生人身傷亡。

5)檢測過程中發生儀器設備損害。

6.樣品管理制度

(1)樣品的保管制度樣品保管應由專人負責。

(2)樣品的驗后處理檢測工作結束，檢測結果經核實后，應將樣品送樣品保管室保管，需保留樣品的應立即通知送樣單位前來領取。

7.試驗室環境與安全管理四、試驗檢測機構的資質要求試驗檢測機構應具有交通主管部門批準的公路工程試驗檢測機構相應等級資質證書，并應在規定的范圍內從事試驗檢測工作。1.臨時資質條件可根據合同文件和工程規模進行調整，但必須滿足工程試驗檢測的需要。

2.根據工程項目實際情況，隧道工程、交通工程等專業可增加相應的試驗檢測項目。

(1)土工室土工室主要負責土的物理和力學性質試驗，路面基層材料配合比設計，路基、路面基層施工現場抽檢等工作。

(2)砂石室砂石室負責水泥混凝土及瀝青混合料用粗集料的物理力學性質試驗、漿砌工程用石料的技術性質試驗。

(3)水泥及混凝土室水泥及混凝土室負責水泥物理力學性質試驗、混凝土配合比設計、水泥混凝土技術性質試驗、混凝土工程施工抽檢。

(4)瀝青及混合料室瀝青及混合料室負責瀝青的技術性質試驗、瀝青混合料配合比設計、瀝青混合料技術性質試驗、瀝青路面工程施工檢測。(5)化學室化學室負責土、砂石材料、石灰、粉煤灰、水泥等原材料的化學分析試驗以及合成材料的化學分析試驗。

(6)養生室養生室用于強度試件的標準養生，可控制溫度(20±2)℃，相對濕度大于90％。

(7)力學室力學室負責原材料或混合材料的力學性能試驗，如金屬材料的機械性能試驗、砂石材料的力學性能試驗、混凝土的強度試驗等。

(8)檢測室檢測室負責道路與橋梁工程結構現場檢測工作，如路基路面的平整度、彎沉、回彈模量試驗，路面的摩擦系數、透水性檢測，橋梁的樁基檢測、荷載試驗等。

(9)料棚料棚用于堆放試驗材料，使各種試驗材料免受風吹雨淋。

(10)辦公室辦公室負責試驗室日常管理工作。第二節公路工程質量評定方法

（一）公路工程質量評定依據：

《公路工程質量檢驗評定標準》(JTGF80-2004)工程項目的劃分

（二）建設項目劃分：單位工程分部工程分項工程

單位工程：在建設項目中，根據業主下達的任務和簽訂的合同，具有獨立施工條件，可以單獨作為成本計算的對象為單位工程；分部工程：在單位工程中，按結構部位、路段長度及施工特點或施工任務劃分若干個分部工程。分項工程：在分部工程中，按不同的施工方法、材料、工序及路段長度等劃分若干個分項工程。（三）公路工程質量評定程序施工單位自檢監理抽檢評定建設單位審定質檢部門核查審定（四）工程質量評分方法分項工程分部工程單位工程合同段建設項目1、分項工程的評分方法

基本要求檢查內容實測項目外觀質量質量保證資料分項工程實測項目分值之和為100分，外觀缺陷或資料不全時，予以扣分。分項工程評分=（實測項目中各檢查項目得分之和）－（外觀缺陷扣分）－（資料不全扣分）（1）基本要求檢查按基本要求對工程進行認真檢查。經檢查不符合基本要求規定時，不得進行工程質量的檢驗和評定。

(2)實測項目評分

采用現場抽樣方法，按照規定頻率和下列計分方法對分項工程的施工質量直接進行檢測評分。①合格率評分方法

按單點（組）測定值是否符合標準要求進行評定，并按合格率計分。檢查項目評定分數=檢查項目規定分數×合格率

3.1誤差的基本概念

一、誤差的含義（1）表示測量值與“真值”的差量。（2）表示一項試驗估計值的不確定度，或者說描述了一項測量的精度。第三節試驗檢測數據處理二、誤差的表示

1．絕對誤差絕對誤差是指實測值與被測量的真值之差，即：2．相對誤差相對誤差是指絕對誤差與被測真值（或平均值）的比值，即：三、誤差的分類1．系統誤差在同一條件下，多次重復測試同一量時，誤差的數值和符號有較明顯的規律，由于這種誤差多數情況下是由儀器或試驗方法引起的，所以稱為系統誤差。誤差系統誤差隨機誤差過失誤差2.隨機誤差（偶然誤差）：在相同條件下，多次重復測試同一量時，出現誤差的數值和符號沒有明顯的規律，它是由許多難以控制的微小因素造成的，具有較強的偶然性，所以稱為隨機誤差或偶然誤差。隨機（偶然）誤差的分布有以下幾個特征：（1）在一定試驗條件下，偶然誤差的絕對值不會超過一定的限度。（2）絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現的機會多。（3）絕對值相等的正誤差與負誤差出現的概率幾乎相等。3．過失誤差：這類誤差明顯地偏離試驗結果，它的發生主要是由于試驗人員測錯、讀錯、記錯或計算錯誤等疏忽大意、不小心造成，或環境條件、試驗對象的異常變化而引起的。四、誤差的來源1、裝置誤差：主要由設備裝置的設計制造、安裝、調整與運用引起的誤差。如試驗機示借，等臂天平不等臂，儀器安裝不垂直、偏心等。2、環境誤差：由于環境因素而達不到要求的標準狀態所引起的誤差。如混凝土養護條件達不到標準的溫度、濕度要求等。3、人為誤差：測試者生理上的最小分辨力和固有習慣引起的誤差。如對準示值讀數時，始終偏高或偏低。4、方法誤差：測試者未按規定的操作方法進行試驗所引起的誤差。如強度試驗時試塊放置偏心，加荷速度過快或過慢等。3.2抽樣檢驗1、抽樣檢驗概述1）由來

二次世界大戰時期，美國軍方采購軍火時．在檢驗人員極度缺乏的情況下，為保證其大量購入軍火的品質，專門組織一批優秀數理統計專家、依據數學統計理論，建立廠一套產品抽樣檢驗模式。滿足戰時的需要。2）概念抽樣是根據合同或標準所確定的方案，從被檢批商品中抽取一定數量有代表性的、用于檢驗的單位商品的過程，并將檢驗結果與評定標準對照，決定合格與否。又稱取樣或揀樣。3）用語⑴總體與樣本。

總體就是提供被做為調查(或檢查)的全體對象．或者稱采取措施的對象。也常稱為批，群體(批)大小常以N表示，亦稱批量N。

個體就是組成總體的各個元素。

樣本就是指我們從群體中(或批中)，抽取的部分個體。抽取的樣本數量為樣本容量常以n表示。被檢批商品應為同一來源、同質的商品。組成被檢批的基本單位稱為單位商品。其劃分形式有自然劃分和按抽檢需要人工劃分兩種。⑵不合格和不合格品

①不合格：單位產品的質量特性偏離技術標準（規范）要求，即不符合規定的。按單位產品質量特性的重要程度，某些行業可分為A類不合格、B類不合格和C類不合格。

A類不合格：單位產品極重要的質量特性不符合規定或重要的質量特性極不符合規定。

B類不合格：單位產品重要的質量特性不符合規定或質量特性嚴重不符合規定。

C類不合格：單位產品的一般質量特性不符合規定或質量特性輕微不符合規定。2、抽樣檢驗的意義不采用無破損時檢測需要抽樣檢測連續體或粉狀混合物時，對全體物質不可能全進行檢測產品量大、金額高、檢驗項目多必抽檢收集質量信息，搞好和促進產品質量的改善

3、抽樣檢驗的條件1）要明確批的劃分。2）必須抽取能代表批的樣本（1）單純隨機取樣隨機表或隨機數骰子（2）分層取樣（3）兩級取樣（4）系統取樣測定路基彎沉、寬度等甲拌和機乙拌和機混合樣品甲樣品分層試驗乙樣品分層試驗3）要明確檢驗標準4）要有統一的檢測試驗方法一、概述二、質量數據的修約規則（1）數值修約：按照一定的規則確定一直的位數，然后舍去某些數值后面多余的尾數的過程。3.3質量數據的整理數據計量值數據計數值數據（注意二者的區別）數據控制性數據驗收行數據

1、修約間隔

修約間隔是指確定修約保留位數的一種方式。修約間隔的數值一經確定，修約值即應為該數值的整數倍。

例如指定修約間隔為0.1，修約值即應在0.1的整數倍中選取，相當于將數值修約到一位小數。又如指定修約間隔為100，修約值即應在100的整數倍中選取，相當于將數值修約到“百”數位。有效位數：對沒有小數位且以若干個零結尾的數值，從非零數字最左一位向右數得到的位數減去無效零（即僅為定位用的零）的個數；對其他十進位數，從非零數字最左一位向右數而得到的位數，就是有效位數。

例1：35000，若有兩個無效零，則為三位有效位數，應寫為350×102；若有三個無效零，則為兩位有效位數，應寫為35×103。

例2：3.2，0.32，0.032，0.0032均為兩位有效位數；0.0320為三位有效位數。

例3：12.490為五位有效位數；10.00為四位有效位數。

2、檢測數據的修約規則

（1）擬舍棄數字的最左一位數字小于5時，則舍去，即保留的各位數字不變。例l：將13.2476修約到一位小數，得13.2。例2：將13.2476修約成兩位有效位數，得13。

（2）擬舍棄數字的最左一位數字大于5；或者是5，而且后面的數字并非全部為0時，則進1，即保留的末位數字加1。例l：將1167修約到“百”數位，得12×102（特定時可寫為1200）。

例2：將10.502修約到“個”數位，得11。（3）擬舍棄數字的最左一位數字為5，而后面無數字或全部為0時，若被保留的末位數字為奇數（1，3，5，7，9）則進1，為偶數（2，4，6，8，0）則舍棄。例1：修約間隔為0.1（或10-1）。擬修約數值修約值

2.0502.00.1500.2（4）負數修約時，先將它的絕對值按上述三條規定進行修約，然后在修約值前面加上負號。例1：將下列數字修約至“十”數位。擬修約數值修約值

-255-26×10（特定時可寫為-260）

-245-24×l0（特定時可寫為-240）（5）0.5單位修約時，將擬修約數值乘以2，按指定數位依進舍規則修約，所得數值再除以2。（6）0.2單位修約時，將擬修約數值乘以5，按指定數位依進舍規則修約，所得數值再除以5。

（7）擬舍棄的數字并非單獨的一個數字時，不得對該數值連續進行修約，應按擬舍棄的數字中最左面的第一位數字的大小，按照上述各條一次修約完成。例如：修約15.4546，修約間隔為1

正確的做法：15.4546→15不正確的做法：15.4546→15.455→15.46→15.5→16四舍六入五考慮，五后非零則進一，五后皆零視奇偶，五前為偶應舍去，五前為奇則進一，不論數字多少位，都要一次修約成。

進舍規則三、有效數字▲在測量工作中，由于測量結果總會有誤差，因此表示測量結果的位數不宜太多，也不宜太少，太多容易使人誤認為測量精度很高，太少則會損失精度。▲單從有效數字來考慮，在數學上23與23.00兩個數是相等的。而作為表示測量結果的數值，兩者相差是很懸殊的。用23表示的測量結果，其誤差可能為±0.5；

23.00表示的測量結果，其誤差可能是±0.005。

▲有效數字：由數字組成的一個數，除最末一位數字是不確切值或可疑值外，其他數字皆為可靠值或確切值，則組成該數的所有數字包括末位數字稱為有效數字，除有效數字外其余數字為多余數字。

▲一個數，有效數字占有的位數，即有效數字的個數，為該數的有效位數。對于0是否有效數字的判斷方法：①整數前的0時多余數字；如00713②純小數，在小數點后，非零數字前的0是多余數字；如0.0715③處于非零數字中間位置的0是有效數字；如7.03處于非0數字后面的0是否有效數字的判斷：①非0數字后面的0用10的乘冪表示時，在10乘冪前面所有數字包括0皆為有效數字，如2.50x102②作為測量結果并注明誤差的數值，其表示的數值等于或大于誤差值的所有數字，包括0皆為有效數字；③上面兩種情況外的后面的0，是否有效數字難以判斷，應避免采用。如71300▲在測量或計量中應取多少位有效數字，可根據下述準則判定：

①對不需要標明誤差的數據，其有效位數應取到最末一位數字為可疑數字（也稱不確切或參考數字）；②對需要標明誤差的數據，其有效位數應取到與誤差同一數量級。

四、有效數字的計算法則1、加減運算應以各數中有效數字末位數的數位最高者為準（小數即以小數部分位數最少者為準），其余數均比該數向右多保留一位有效數字。例如：有4個湊整后的數字相加

41.3+3.012+0.322應寫為：

41.3+3.01+0.32=44.332、乘除運算應以各數中有效數字位數最少者為準，其余數均多取一位有效數字，所得積或商也多取一位有效數字。例如，在0.0122×26.52×1.06892中，因第一個數0.0122的有效數字位數最少（3位），因此，第二、第三個數的有效數字位數取4位，所得積也取4個有效數字，由此得：

0.0122×26.52×1.069=0.34593、平方或開方運算其結果可比原數多保留一位有效數字。例如：5852=3.422×1054、對數運算所取對數位數應與真數有效數字位數相等。5、查角度的三角函數所用函數值的位數通常隨角度誤差的減小而增多?！谒杏嬎闶街校郸?，e的數值等的有效數字位數，可認為無限制，需要幾位就取幾位。▲表示精度時，一般取一位有效數字，最多取兩位有效數字。五、數據的統計特征量

1、算術平均值

算術平均值是表示一組數據集中位置最有用的統計特征量，經常用樣本的算術平均值來代表總體的平均水平?？傮w的算術平均值用μ表示，樣本的算術平均值則用表示。如果n個樣本數據為x1、x2、…、xn，那么，樣本的算術平均值為：

2、加權平均值若對同一物理量用不同的方法或對同一物理量用不同的人去測定，測定的數據可能會受到某種因素的影響，這種影響的權重必須給予考慮，一般采用加權平均的方法進行計算。表達方法：3、中位數

在一組數據x1、x2、…、xn中，按其大小次序排序，以排在正中間的一個數表示總體的平均水平，稱之為中位數，或稱中值，用表示。n為奇數時，正中間的數只有一個；n為偶數時，正中間的數有兩個，則取這兩個數的平均值作為中位數，即：

例1：7名工人的日產量依次從小到大排列為16件、18件、22件、23件、26件、29件、31件；8名工人的日產量依次從小到大排列為16件、18件、22件、24件、26件、29件、31件、33件，分別求其中位數。

解：7名工人的日產量的中位數位次為8名工人的日產量的中位數位次為

4、極差

在一組數據中最大值與最小值之差，稱為極差，記作R：

R=xmax-xmin5、標準偏差

標準偏差有時也稱標準離差、標準差或稱均方差，它是衡量樣本數據波動性（離散程度）的指標。在質量檢驗中，總體的標準偏差σ一般不易求得。樣本的標準偏差S按下式計算：

6、變異系數標準偏差是反映樣本數據的絕對波動狀況，當測量較大的量值時，絕對誤差一般較大；而測量較小的量值時，絕對誤差一般較小，因此，用相對波動的大小，即變異系數更能反映樣本數據的波動性。

變異系數用Cv表示，是標準偏差S與算術平均值的比值，即：

1、正態分布

正態分布的概率密度函數3.4統計數據的分布特征正態分布曲線的特點：1、曲線以平均值為軸，左右兩側對稱，即大于與小于平均值的概率相等；2、當x=μ，曲線處于最高點，當x向左右偏離時，曲線逐漸降低，整個曲線呈中間高，兩邊低；3、在σ不變的情況下，曲線的形狀不變，但曲線的位置隨著μ值變化二左右移動；4、曲線與橫坐標所圍的面積等于1.即常見的雙邊置信區間的幾個重要數據：P{μ-σ<x<μ+σ}=68.26%P{μ-2σ<x<μ+2σ}=95.44%P{μ-3σ<x<μ+3σ}=99.73%P{μ-1.96σ<x<μ+1.96σ}=95.00%雙邊置信區間統一寫成：μ-μ1-β/2σ<x<μ+μ1-β/2σβ:顯著性水平1-β:置信水平,即保證率μ1-β/2:雙邊置信區間的正態分布臨界值;單邊置信區間:P{x<μ+σ}=P{x>μ-σ}=84.13%P{x<μ+2σ}=P{x>μ-2σ}=97.72%P{x<μ+3σ}=P{x>μ-3σ}=99.87%P{x<μ+1.645σ}=P{x>μ-1.645σ}=95.00%置信區間可統一表示為:x<μ+μ1-βσ或x＞μ-μ1-βσ

對于路基、路面壓實度、彎沉、路面結構層厚度、半剛性基層材料強度、水泥混凝土抗折確定等檢測項目，應采用數理統計方法進行記分。具體評定方法參見JTGF80-2004。下面以具體實例說明上述檢測項目評定方法。3、t分布

正態分布適用于較大統計樣本的統計數據，對小樣本數據不能用正態分布的理論來處理，一般用類似正態分布的t分布

當t分布的樣本容量n趨于無窮大時，t分布趨于正態分布

當n較小時，二者差距較大，且t分布的尾部比在標準正態分布的尾部有更大的概率。當總體標準偏差未知時，可用樣本的S代替總體的標準偏差σ，則有

則平均值μ的雙邊置信區間為單邊置信區間例題1：某路段水泥混凝土路面厚度檢測數據見表1-10.保證率為95%，設計厚度25cm，厚度代表值允許偏差0.5cm，厚度極限值允許偏差1.0cm，試對該路段厚度進行評價。序號12345678910厚度hi(cm)25.124.825.124.624.725.435.225.324.724.9序號11121314151617181920厚度hi(cm)24.924.825.325.325.225.025.124.825.025.1序號21222324252627282930厚度hi(cm)24.724.925.025.425.225.125.025.025.525.4表2水泥混凝土路面板厚度檢測結果解：經計算根據n=30，ɑ=95%，查表得代表性厚度h為算術平均值的下置信界限，即：=25.05cm，S=0.24cm因為表示該路段代表值厚度滿足要求。

而所有測點的厚度均大于hmin=24cm，根據所以厚度評分為滿分。3.5可疑數據的取舍方法

常用可疑數據的取舍方法有：拉依達法肖維納特法格拉布斯法1、拉依達法當試驗次數較多時，可簡單地用3倍標準偏差（3S）作為確定可疑數據取舍的標準。

當某一測量數據（xi）與其測量結果的算術平均值之差大于3倍標準偏差時，用公式表示為：

則該測量數據應舍棄。例2試驗室內進行混凝土配比的強度試驗，其試驗結果為（n=10）：23.0、24.5、26.0、25.0、24.8、27.0、25.5、31.0、25.4、25.8MPa，試用3S法決定其取舍。解：分析上述10個測量數據，xmin=23.0MPa和xmax=31.0MPa最可疑。故應首先判別xmin和xmax。經計算：=25.8MPa，S=2.10MPa由于故上述測量數據均不能舍棄。

2、肖維納特法進行n次試驗，其測量值服從正態分布，以概率1／（2n）設定一判別范圍（-kxS，kxS），當偏差（測量值xi與其算術平均值之差）超出該范圍時，就意味著該測量值xi是可疑的，應予舍棄。即

如果則將