水利工程质量检测中测量不确定度的影响研究

潘会

水发检测科技有限公司 山东 济南 250000

引言

水利建设是保证我国水资源安全的重要基础，它的质量直接关系到人民的生产和生活。在工程完工后，要对工程的结构进行检查，以排除安全和质量问题。目前，大部分施工人员对测量不确定度的影响重视不足，往往只采用量值直接反映测量结果，水利工程质量检测中不确定测量方法的应用还不够广泛，所以，本文对水利工程质量检测中测量不确定度的影响研究，具有重要的现实意义。

1 测量不确定度及其影响

1.1 测量不确定度的含义

根据相关规章制度的要求，测量结果一般分为两类：一类是不确定度，另一类是单独的量值。在此基础上，提出一种基于不确定度的方法，以准确地反映出测量数据的离散特性，并将其纳入到半宽度的概率中。相对于误差，它可以看作是数轴线上的一段，而错误就是数轴线上的一点。因而，不确定度的运用不仅适用性强、传递性强、一致性好，还能有效地提高测量的准确性。一般情况下，如果不确定度的数值很低，那么这个测量的可信度就越高，其存在的价值也就越大。相反，如果不确定度的数值较大，则表示这种方法的可信度较低，其存在的价值也较低。在国际上，用不确定度来表示被测数据的分散程度是否合理等。在实际应用中，由于外部环境、人为因素等因素的影响，测量结果可能会产生偏差。因此，在试验中存在着一定的分散性，利用不确定度可以更好地判断这种分散性。不确定度的存在是判断分散性的一个标准，它可以解释测量结果，使其更好地运用。在水利工程质量检验中，不确定度可以运用到很多方面，其中包括对仪器设备的校验结果的判定；测量器具内部标定的量值溯源；某些测试项目的测试结果的表达；实验室内比较测试及能力确认结果的评估。在水利工程质量检验中，推动不确定度的建立，将有助于提升行业技术水平，改善服务系统。

1.2 不确定度对测量结果的影响

在水利工程质量检验中，由于其测试条件和测试环境等方面的问题，常常会受到外界因素的干扰，从而使实测结果与实际数据有很大的偏差。在质量检验中，仅仅依据有关标准和实测结果来判定工程测量是否合格，将极大地影响到工程质量检验工作的科学性。因此，有关部门既要考虑到实测数据，又要兼顾不确定度。从某种意义上来说，测量不确定度和实际测量值都会对工程测量的不确定度产生影响，通过将测量不确定度和真实测量值之间的相关性进行分析，可以在一定程度上反映出实际测量数据的质量控制效果[1]。

2 质量检验技术在水利工程中的应用

2.1 回弹探测技术

回弹法测试技术是以弹簧和重锤来完成水利工程的测试工作，其工作原理是：通过弹簧的弹性变形所产生的弹力作为重锤的动力，通过动力使重锤可以对混凝土进行冲击；然后通过测量整个过程中弹簧的位移，计算出相应的数值，并将其与相应的指标进行比较，从而判断出整个结构的强度。回弹测试技术最大的优点在于可以得到较好的测试结果，即回弹测试技术可以对混凝土的强度和均匀性进行检测，同时保证目标结构的整体性能。在采用回弹探测技术时，应注意：①保证被测对象建筑物的表面光滑、无灰尘；②合理地设置所有探测结构的位置和范围，在试验结构的大小比较小的情况下，可以将预先确定的试验位置数目减少到2m；③在试验部位，应确保检测点的设计均匀，且测量点外露的钢筋之间的间隔应大于30mm；④在回弹测试完成后，尽可能选择最适合的位置进行碳化深度测量，并选择平均测试值；⑤在计算回弹数值时，要从测量点的所有回弹数值中剔除3个最大和最小值，然后用剩余的数据求平均；⑥在检测期间，应使回弹仪的周线与混凝土探测面保持垂直，并对其进行均匀的加压，不要太快或太猛，否则会造成瞬间的冲击而损坏工程结构[2]。

2.2 超声波技术的测试

根据水利工程混凝土的特性，将超声波技术广泛用于水利工程中的混凝土质量检测。在检测深部混凝土裂缝时，可以采用斜测法，获得其分布范围和长度。如果采用钻孔方法检测裂缝，则在混凝土裂缝附近等距设置3个小孔，其大小与传感器的尺寸相符，并在钻孔中添加水泥和传感器的耦合，并将探针伸入钻孔中进行检测。特别是采用斜测法对混凝土进行质量检测时，由于裂缝中含有大量的沙粒和碎片，因此，超声波检测时产生的测量声波有可能通过含有沙粒的裂缝而造成误差；而在不通过裂缝的情况下，声波直接进入接收机，则会导致裂纹位置的错误。在此基础上，提出采用双面斜边法进行混凝土裂缝倾斜测量的方法，其测量精度高、速度快。总之，超声波技术具有穿透能力强、操作简单、能迅速完成混凝土的无损检测等优点，在中国已得到广泛的应用，但在实际应用时，必须根据实际情况来确定检测参数，以确保质量检验的准确性[3]。

2.3 碳化深度测量法

若需要使用无损测试技术，对水利工程的质量做出更加深入、更细致的检测时，也可考虑采用碳化深度的方式。当采用该方式进行测试时，相关人员还需要通过电锤工具对被测部位进行钻孔，并进行去除在钻孔时形成的粉末，之后再将含量约为百分之一的酚类乙醇溶液加入孔内。在进行变色处理和深度检测时，必须采用碳化深度计或者游标卡尺，而最后的结论就是碳化深[4]。但是在实际测量中，为了确定钢筋保护层的结构以及内部元件的资料的真实性，通常需要使用定位扫描装置进行施工。在完成所有的测量工作之后，相关的工作人员还要对最后的数据进行整理和分析，并对钢筋的碳化程度进行详细的分析，如果钢筋的厚度是比较低的，那么在后期的施工中，钢筋和其他构件就会被腐蚀，很难保证水利工程的安全和质量。然而，与混凝土碳化程度比较，钢筋保护层的厚度值更大时，可以得出不会出现腐蚀现象。因此，在运用无损检测技术进行水利工程质量检验时，相关工作人员必须保证资料的正确性，并根据资料的结果，对钢筋构件的锈蚀问题做出合理的判断，若出现问题，则由相关工作人员根据问题的根源，采取相应的对策，保证水利工程的质量和安全，从而保证水利事业的健康发展[5]。

2.4 地质雷达法

地质雷达探测的基本原则是将高频电磁波与发射天线相结合，从而实现对水利工程的质量监测。在探测到雷达波的时候，雷达波会被反射到不同的界面上。由于地面天线能迅速地收到雷达波的反馈，所以探测工作可以进行得很好。为保证测试效果，在水利工程中运用GRT探测技术，必须按照下列的应用程序进行。操作人员必须正确地使用电脑，并向控制部公布相关的需求。在控制部收到后，向发射天线及接收天线发射对应的信号，发射后向地面发射高频电磁波。在探测区域内，介质属性的均匀性取决于电磁靶和面向电磁波的交界面，并把对应的电磁波反射到地表。地面接收天线在接收到反射信号后，必须将有关的信号通过数据传送回控制装置，并将其送回电脑后，以图片的方式呈现在工作人员眼前。检验人员可以对图像进行快速的分析，并采取相应的措施，从而决定工程中的实际状况[6]。

3 测量不确定度在水利工程质量检测中的具体应用

3.1 测量不确定度在设备内部校准评定方面的应用

水利工程中，由于涉及许多甲等资质的指标，所涉及的仪器种类也比较多，所以往往会出现一些无法送校或送检的情况，必须进行内部的校验，以保证量值的追溯。内部标定是校验工作中的一个重要环节，它在很大程度上是在实验室中完成的。具体来说，实验室的工作人员会按照参照标准和技术文件来进行操作，这是为判断仪器的精度，所以在实施这一工作时，实验室必须提供仪器的不确定度和示值偏差。在测量仪器的不确定度评估时，必须按照有关标准的特定要求来实施，而在不确定度的评估中，必须采用下列两种方法。第一，当测试条件符合有关要求时，采用统计学方法对测试结果进行 A级不确定度评价。第二，根据相关的经验和资料，进行 B级的不确定度评估[7]。

3.2 测量不确定度在设备校准评定方面的应用

对测量仪器来说，其校验要进行成果鉴定，校验证书会清楚地表明被校仪器的不确定度和错误，校验证书也会给出相应的鉴定结论。对已标定的仪器，其能否达到有关工作的要求，还要根据校验证书所提供的不确定度来进行科学的判定。在测量设备中，MPE表示最大误差参数的容许范围，它的主要依据是制造商标注的技术参数、最小设备的最小分度值和测量标准的要求，在进行标准结果的评价时，必须将标定的示值误差和最大容许偏差进行比较[8]。

3.3 测量不确定度在检测结果评定方面的应用

在水利工程质量检验方面，目前有关部门尚未就测量不确定度提出明确的要求，但检验单位是否能够采用一种科学的评估方法来评估测量不确定度，是衡量其资质的一个重要标准，因而，在激烈的市场环境下，检验单位必须根据实际情况，制定相应的评估方法[9]。下面详细描述评估不确定度的步骤。首先，要明确测量的主要目标，根据测量的实际情况和周围的环境，建立相应的计算模型，并对各种测量参数和最终测量值之间的关系进行分析，利用相应的测试仪器来完成测试的准备工作，并在测量过程中有效地减少相关因素的影响。其次，结合实测资料，求出测量资料所对应的不确定度，从而得到整个测量资料的不确定度。再次，将以上各个环节所得到的测量数据与所对应的不确定度进行归类，并对它们之间的相关性进行分析，如果有相关性，则利用相关的资料和计算方法，对各个组之间的偏差和不确定度进行分析，然后利用以前的测量参数，得到相应的测量值，然后通过对各个组的权重进行综合计算，得出总的不确定度。最后，要对测量资料的影响因子进行分析，明确各个要素之间的关系，并建立其可信性，将其详细地记录下来，并与有关部门进行讨论，发现有问题的地方要及时进行处理，以保证测量结果的准确性。最后，根据以往的记录，对试验装置进行调试，对固定误差进行修正，有效地减少测量不确定度，从而改善测量数据的质量[10]。

4 结束语

综上所述，水利工程是我国重大基础设施中的一项重大工程。为确保水利工程的长期功能，必须对现行技术的优劣、适用条件和使用情况进行全面的了解，掌握影响测量精度的主要因素和方法，以提高工程质量检验的质量和精确度，为水利工程的建设与运行提供强有力的支持。