自钻式旁压测试简介

集成测试的简介~

集成测试（也叫组装测试，联合测试）是单元测试的逻辑扩展。它最简单的形式是：把两个已经测试过的单元组合成一个组件，测试它们之间的接口。从这一层意义上讲，组件是指多个单元的集成聚合。在现实方案中，许多单元组合成组件，而这些组件又聚合为程序的更大部分。方法是测试片段的组合，并最终扩展成进程，将模块与其他组的模块一起测试。最后，将构成进程的所有模块一起测试。此外，如果程序由多个进程组成，应该成对测试它们，而不是同时测试所有进程。集成测试测试组合单元时出现的问题。通过使用要求在组合单元前测试每个单元并确保每个单元的生存能力的测试计划，可以知道在组合单元时所发现的任何错误很可能与单元之间的接口有关。这种方法将可能发生的情况数量减少到更简单的分析级别。一个有效的集成测试有助于解决相关的软件与其它系统的兼容性和可操作性的问题。集成测试是在单元测试的基础上，测试在将所有的软件单元按照概要设计规格说明的要求组装成模块、子系统或系统的过程中各部分工作是否达到或实现相应技术指标及要求的活动。也就是说，在集成测试之前，单元测试应该已经完成，集成测试中所使用的对象应该是已经经过单元测试的软件单元。这一点很重要，因为如果不经过单元测试，那么集成测试的效果将会受到很大影响，并且会大幅增加软件单元代码纠错的代价。集成测试是单元测试的逻辑扩展。在现实方案中，集成是指多个单元的聚合，许多单元组合成模块，而这些模块又聚合成程序的更大部分，如分系统或系统。集成测试采用的方法是测试软件单元的组合能否正常工作，以及与其他组的模块能否集成起来工作。最后，还要测试构成系统的所有模块组合能否正常工作。集成测试所持的主要标准是《软件概要设计规格说明》，任何不符合该说明的程序模块行为都应该加以记载并上报。所有的软件项目都不能摆脱系统集成这个阶段。不管采用什么开发模式，具体的开发工作总得从一个一个的软件单元做起，软件单元只有经过集成才能形成一个有机的整体。具体的集成过程可能是显性的也可能是隐性的。只要有集成，总是会出现一些常见问题，工程实践中，几乎不存在软件单元组装过程中不出任何问题的情况。从图1可以看出，集成测试需要花费的时间远远超过单元测试，直接从单元测试过渡到系统测试是极不妥当的做法。

软件测试 是使用人工操作或者软件自动运行的方式来检验它是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果之间的差别的过程。它是帮助识别开发完成（中间或最终的版本）的计算机软件（整体或部分）的正确度(correctness) 、完全度(completeness)和质量(quality)的软件过程；是SQA(software quality assurance)的重要子域。Glenford J.Myers曾对软件测试的目的提出过以下观点：(1)测试是为了发现程序中的错误而执行程序的过程。(2)好的测试方案是极可能发现迄今为止尚未发现的错误的测试方案。(3)成功的测试是发现了至今为止尚未发现的错误的测试。(4)测试并不仅仅是为了找出错误。通过分析错误产生的原因和错误的发生趋势，可以帮助项目管理者发现当前软件开发过程中的缺陷，以便及时改进。(5)这种分析也能帮助测试人员设计出有针对性的测试方法，改善测试的效率和有效性。(6)没有发现错误的测试也是有价值的，完整的测试是评定软件质量的一种方法。(7)另外，根据测试目的的不同，还有回归测试、压力测试、性能测试等，分别为了检验修改或优化过程是否引发新的问题、软件所能达到处理能力和是否达到预期的处理能力等。 一，测试应该尽早进行，最好在需求阶段就开始介入，因为最严重的错误不外乎是系统不能满足用户的需求。二，程序员应该避免检查自己的程序，软件测试应该由第三方来负责。三，设计测试用例时应考虑到合法的输入和不合法的输入以及各种边界条件，特殊情况下要制造极端状态和意外状态，如网络异常中断、电源断电等。四，应该充分注意测试中的群集现象。五，对错误结果要进行一个确认过程。一般由A测试出来的错误，一定要由B来确认。严重的错误可以召开评审会议进行讨论和分析，对测试结果要进行严格地确认，是否真的存在这个问题以及严重程度等。六，制定严格的测试计划。一定要制定测试计划，并且要有指导性。测试时间安排尽量宽松，不要希望在极短的时间内完成一个高水平的测试。七，妥善保存测试计划、测试用例、出错统计和最终分析报告，为维护提供方便。 1．发现一些可以通过测试避免的开发风险。2．实施测试来降低所发现的风险。3．确定测试何时可以结束。4．在开发项目的过程中将测试看作是一个标准项目。 第一步：对要执行测试的产品/项目进行分析，确定测试策略，制定测试计划。该计划被审核批准后转向第二步。测试工作启动前一定要确定正确的测试策略和指导方针，这些是后期开展工作的基础。只有将本次的测试目标和要求分析清楚，才能决定测试资源的投入。第二步：设计测试用例。设计测试用例要根据测试需求和测试策略来进行，进度压力不大时，应该设计的详细，如果进度、成本压力较大，则应该保证测试用例覆盖到关键性的测试需求。该用例被批准后转向第三步。第三步：如果满足“启动准则”（EntryCriteria），那么执行测试。执行测试主要是搭建测试环境，执行测试用例。执行测试时要进行进度控制、项目协调等工作。第四步：提交缺陷。这里要进行缺陷审核和验证等工作。第五步：消除软件缺陷。通常情况下，开发经理需要审核缺陷，并进行缺陷分配。程序员修改自己负责的缺陷。在程序员修改完成后，进入到回归测试阶段。如果满足“完成准则”（ExitCriteria），那么正常结束测试。第六步：撰写测试报告。对测试进行分析，总结本次的经验教训，在下一次的工作中改。软件测试过程管理，主要包括软件测试是什么样的过程，如何评价一个软件测试过程，如何进行配置管理和测试风险分析以及测试成本的管理。 人类行为具有高度目标性，确立一个正确的目标有着重要的心理学影响。软件测试的心理学问题就是如何摆正测试的两个目标的关系，使得测试活动更加富有成效。1.程序测试的过程具有破坏性每当测试一个程序时，人们总希望为程序增加一些价值。利用测试来增加程序的价值，是指通过测试，找出并修改尽可能多的程序缺陷，从而提高程序的可靠性或质量。因此，不要只是为了证明程序能够正确运行而去测试程序。相反，应该一开始就假设程序中隐藏着错误（这种假设几乎对所有的程序都成立），然后测试程序，发现尽可能多的错误。事实上，如果把测试目标定位于要证明程序中没有缺陷，那么就会在潜意识中倾向于实现这个目标。也就是说，测试人员会倾向于挑选那些使程序失效的可能性较小的测试数据。另一方面，如果把测试目标定位于要证明程序中存在缺陷，那么就会选择一些容易发现程序缺陷的测试数据。而后一种态度会比前者给程序增加更多的价值。事实上，如果在测试某个程序段时发现了可以纠正的缺陷，或者测试最终确定再没有其他缺陷，则应将这次合理设计并得到有效执行的测试称作是“成功的”。而所谓“不成功的”测试，仅指未能适当地对程序进行检查，未能找出程序中潜藏缺陷的测试。“软件测试就是证明软件不存在错误的过程”。对几乎所有的程序而言，甚至是非常小的程序，这个目标实际上是无法达到的。因为即使程序完全实现预期要求，仍可能包含有缺陷。也就是说，如果程序不按要求工作，它显然有缺陷，但如果程序做了不要它做的事，它也有缺陷。心理学研究告诉我们，当人们在干一件已经知道是不合适的或不可能做到的事时，往往他们的表现就相当糟糕。把程序测试定义为在程序中找出错误的过程，就使测试成了可以做到的任务，从而克服了心理上存在的问题。虽然这看起来像是个微妙的文字游戏，但对成功地进行软件测试有很大的影响。总之，软件测试更适宜被视为试图发现程序中错误（假设其存在）的破坏性的过程。一个成功的测试，通过诱发程序发生错误，可以在这个方向上促进软件质量的改进。当然最终人们还是要通过软件测试来建立某种程度的信心：软件做了其应该做的，而没有做其不应该做的。2.程序员应避免测试自己的程序由开发人员来测试自己的代码是一件很不妥当的事情。开发和测试生来就是不同的活动。开发是创造或者建立某种事物的行为，如一个功能模块或整个系统。而测试的重要目的是证实一个模块或者一个系统工作不正常。这两个活动之间有着本质的矛盾。一个人不太可能把两个截然对立的角色都扮演地很好，因此应当限制开发人员在测试中的参与，给他们比较合适的任务是进行最底层的测试——单元测试。当一个程序员完成了设计与编写程序的建设性工作后，要一夜之间突然改变他的观点，设法对程序形成一个完全否定的态度，那是非常困难的。所以，大部分程序员都由于不能使自己进入必要的精神状态（不是抱着要揭露出自己程序中错误的态度），就不能有效的测试自己的程序。除了这个心理学问题之外，还有一个重要的问题：程序中可能包含由于程序员对问题的叙述或说明的误解而产生了错误。如果是这种情况，当程序员测试自己的程序时，往往还会带着同样的误解致使问题难以发现。3.程序设计组织不应测试自己的程序在宏观意义上，一个程序设计组织或一个工程项目是个有生命的有机体，它同样有心理学问题。在大多数情况下，人们都以“在给定日期内，以一定代价完成程序编制任务的能力”来衡量程序设计组织和项目管理人员的。这样做的理由是时间和成本指标便于衡量，而程序的质量很难度量。要程序设计组织在测试自己的程序时持客观态度是很困难的，因为如果用正确的定义看待测试，就不大可能按预定计划完成测试，也不大可能把耗费的代价限制在要求的范围以内。软件生产的三个最重要的因素是：质量、进度和费用。由于费用和进度的限制，要开发一种高质量、快速交付和低成本的软件产品并不容易。也就是说要同时达到三个目标是困难的。因此在软件产品的开发中要权衡它们之间的关系，使软件的特性能满足用户的要求，这意味着软件产品的特性的度量和预计是必要的。软件测试由独立测试机构承担有很多好处。独立测试是指软件测试工作由在经济上和管理上独立于开发机构的组织进行。独立测试可以避免软件开发者测试自己开发的软件，由于心理学上的问题，软件开发者难以客观、有效的测试自己的软件，要找出那些因为对问题的误解而产生的错误就更加困难。独立测试还可以避免软件开发机构测试自己的软件，软件产品的开发过程受到时间、成本和质量三者的制约，在软件开发的过程中，当时间、成本和质量三者发生矛盾时，质量最容易被忽视，如果测试组织与开发组织来自相同的机构，测试过程就会面临来自于开发组织同一来源的管理方面的压力，使测试过程受到干扰。客观性——对软件测试和软件中的错误抱着客观的态度，这种客观的态度可以解决测试中的心理学问题，既能以揭露软件中错误的态度工作，也能不受发现的错误的影响。经济上的独立性使测试有更充分的条件按测试要求去完成。专业性——独立测试作为一种专业工作，在长期的工作过程中势必能够积累大量实践经验，形成自己的专业知识。同时软件测试也是技术含量很高的工作，需要有专业队伍加以研究，并进行工程实践。专业化分工是提高测试水平、保证测试质量、充分发挥测试效应的必然途径。权威性——由于专业优势，独立测试工作形成的测试结果更具信服力，而测试结果常常和对软件的质量评价联系在一起，专业化的独立测试机构的评价，更客观、公正和具有权威性。资源有保证——独立测试机构的主要任务是进行独立测试工作，这使得测试工作在经费、人力和计划方面更有保证，不会因为开发的压力减少对测试的投入，降低测试的有效性可以避免开发单位侧重软件开发而对测试工作产生不利的影响。

一、概述

预钻式旁压试验需要预先成孔，这样会对孔壁土体产生一定的扰动，旁压孔的深度也会因塌孔等原因而受到限制。为了克服预先成孔所带来的一系列缺点，自钻式旁压仪就应运而生了。英国剑桥大学和法国道桥研究中心早在20 世纪70年代初开始研制自钻式旁压仪，并分别于1973年和1974年相继投入商品市场，进入实际工程应用，使旁压测试技术达到了一个更高的发展阶段。

自钻式旁压仪是一种自行钻进、定位和测试的钻孔原位测试装置。它借助于地面上的(或水下的)回转动力(通常可用液动正循环回转钻机作为动力)，利用旁压器内部的钻进装置，可自地面连续钻进到预定的测试深度，然后在保持钻孔周围土层不受扰动的条件下测试，求得土或软岩的各项力学参数。

目前，国际上有各种型号的自钻式旁压仪，但基本上是以法国道桥式和英国剑桥式两种作为代表。英国剑桥式自钻式旁压仪简称camekomter；法国道桥式自钻式旁压仪简称PAFSOR。

英国剑桥式自钻式旁压仪是由探头(包括钻进器和旁压器)、液压地面升降架系统、钻进器的驱动系统、泥浆循环系统、压力控制系统和数据采集系统五部分组成。其动力设在地面，钻进器由钻杆回转带动，在刃脚内破碎土体，并借助循环水(或泥浆)带出地面。旁压器被压入地下预定位置后，停钻，关闭水泵，解除钻杆压力并开始试验。

图6-14是英国剑桥式自钻式旁压仪的探头构造图。它是单腔，采用气体加压，其内装有弹簧式电阻应变传感器，可测在不同压力下膨胀时的应变值。

图6-14 camekomter探头构造图

图6-15 PAFSOR探头构造图

法国道桥式自钻式旁压仪(简称PAFSOR)由探头(包括钻进器4、旁压器3和钻杆加压系统2)，压力容积控制器和同轴管路系统等组成(图6-15)。它是在旁压器下边装一个液压马达，以带动切削器工作。为驱动液压马达，地表设置液压泵，并通过管路与液压马达相连。旁压器有三腔，也可单腔工作，与预钻式旁压器类似。该仪器仍然用水施加压力于旁压器，用水体积的变化来计算土体的变形。

我国于20世纪80年代初相继研制出自钻式旁压仪，并投入使用。如建设部综合勘察院研制的MIM—1型自钻式旁压仪就是以英、法两国自钻式旁压仪为基础的改进型。它是由地上装置、管路系统和地下装置三大部分组成。地上装置包括显示和自动记录、动力源、气压和放大示波装置。地下装置则分成孔压传感器、变形传感器、自钻装置、加压装置和拾震装置等五个部分。地上、地下各相应部分由水、气、电管路系统连接，使之协调地进行工作。

华东电力设计院研制的PYHL-1型自钻式旁压仪是在PY型预钻式旁压仪的基础上试制成功的。由钻机带动钻杆回转，使探头下部的钻进器切削土体，并借循环水(或泥浆)将土屑带出地面。探头为三腔液压式。旁压器长940mm，测量腔长200mm，外径90mm。

自钻式旁压试验的突出优点是自动成孔，原位测试。它可以使土层的天然结构和应力状态，在测试前保持不变真正起到了原位测试作用。所求土层的各项指标可代表土层的真实情况。其成果的分析和应用是建立在理论基础上的，而不是建立在经验关系上，这是其他土的原位测试方法所无法比拟的。

自钻式旁压试验的主要缺点是所用自钻式旁压仪结构复杂、操作方法也较复杂、测试人员需经较长时间的培训。此法应用历史较短，经验不足，还处于不断改进之中。因此，自钻式旁压试验和预钻式旁压试验将会长期共存，互相取长补短，在工程勘察中发挥重要作用。

二、自钻式旁压试验成果及应用

自钻式旁压器试验的最主要成果是旁压曲线即P-X曲线，依旁压器的加压主方式不同，X的涵义也不同。剑桥式等气压式自钻式旁压曲线中的X指应变ε=Δr/r；对道桥式液压型自钻式旁压曲线中的X指ΔV/V₀；对国产PYHL-1型中的X则指测管的水位降。

对于等容剪切理论，应变ε与ΔV/V₀之间有下述简单的关系：

土体原位测试与工程勘察

虽然自钻式和预钻式旁压试验的主要成果都是旁压曲线，但它们的旁压曲线有下列不同之处。

图6-16 自钻式旁压曲线及特征值

自钻式旁压曲线如图6-16 所示。把它和预钻式旁压曲线图6-9 相比较，可以看出两曲线的形状有明显的不同。预钻式旁压曲线可分为初始曲线段、似弹性变形直线段和塑性变形发展曲线段；而自钻式旁压曲线却缺失首曲线段，只有似直线段和后部分曲线段。

产生两条曲线不同的主要因素是：预钻式旁压曲线的首曲线段表示试验开始时旁压器和钻孔之间有空隙，孔壁土层受到扰动。因此，施加较小的压力后弹性膜就有较大的变形。

是卸荷膨胀的孔壁土层重新压回到原始位置所需的力。之后的直线段，表示孔壁土层受压后处于似弹性变形阶段。后部分曲线段表示孔壁土层已处于塑性破坏阶段。

自钻式旁压曲线缺失首曲线段，是因为测试前孔壁土层未受扰动。当开始施加压力时，由于土层中存在着原始水平应力(或静止的土侧压力)，弹性膜不膨胀。当所施加的压力超过土层原始水平应力时，弹性膜开始膨胀。此时，自钻式旁压曲线才偏离压力P轴。此偏离开始点即为P₀，其意义为土层原始水平应力。自钻式旁压曲线没有明显的直线段，或者说只有似直线段，且比预钻式旁压曲线直线段陡。当达到极限压力时，按两线段分别求出的极限压力值很接近，但自钻式旁压曲线的极限压力值，所对应的应变值要比预钻式的小得多。

1.通过自钻式旁压曲线，可以得到下列6个试验指标

(1)P₂₀：x=20%时的旁压，大致相当于预钻式旁压曲线上的极限压力P_L值。

(2)P₄：x=4%时的旁压，大致相当于预钻式旁压曲线上的比例极限P_f值。

(3)P₀：为土的原始水平应力。

(4)K₀：为土的侧压力系数，由下式求得：

土体原位测试与工程勘察

式中：μ为孔隙水压力(kPa)；γ为土的密度；水下要用浮密度(kN/m³)；h为测试点深度(m)。

(5)τ-x剪切曲线和不排水抗剪强度C_u值：该曲线系根据等容剪切理论推得。

土体原位测试与工程勘察

曲线如图6-16虚线所示。各剪应力τ值为图中旁压曲线上与之相对应的次切距TN。τ-x曲线的峰值，即为不排水抗剪强度的C_U值。

(6)不同x值对应的剪切模量G_x

土体原位测试与工程勘察

2.在自钻式旁压曲线上确定地基土体承载力、旁压模量和确定土类

(1)在国内应用自钻式旁压测试确定地基承载力f₀时，一般采用下式：

f₀=P_f-P₀ (6-41)

式中：f₀为地基承载力。

(2)若在旁压曲线上的比例界限出现后，曲线很快转弯，并出现极限破坏时，则可用下式确定地基土的承载力：

土体原位测试与工程勘察

式中：F为安全系数，一般取2～3。

(3)计算旁压模量。用PYHL-1型旁压仪试验，建议采用下式计算自钻式旁压模量E_fm：

土体原位测试与工程勘察

式中：S_c=37cm；S_f为与旁压器中腔体积相当的测管水位下降值(PYHL-1型旁压仪为37cm)。

(4)鉴定土类。法国Baguelin、Frank等人通过对比试验资料分析，提出了特征系数β。

通过β可以对土进行定名：β＜25%为灵敏粘土；25%＜β＜40%为粘土；35%＜β＜50%为粉土和松砂；45%＜β＜60%为密实砂；β＞60%为极密实砂。

土体原位测试与工程勘察

(5)计算基础沉降。法国Baguelin建议按照梅纳德(Menard)理论来计算基础的沉降值，其公式如下：

土体原位测试与工程勘察

式中：S为基础沉降量(cm)；P为基底单位荷载(kPa)；B₀为基础参考宽度，取B₀=60cm；当B＜B₀时，取B₀=B。其他符号意义同前。

自钻式旁压试验应用历史较短，但是它能最大限度地减少土体的扰动，尤其是对那些高灵敏的土体(如软土)，有着很大的发展潜力，相信在不久的将来，对旁压的相关测试指标的应用，将会得到较大的发展。

参考文献

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