巖土參數(shù)的概率分布擬合及Bayes方法優(yōu)化

摘 要：在巖土工程的可靠性設(shè)計(jì)中，對(duì)巖土設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，能夠提高計(jì)算的精確性，巖土材料由于很多因素會(huì)產(chǎn)生離散性，其原因在于地基本身的問題和技術(shù)問題，地基的成分具有不均勻的特點(diǎn)，而且，在土樣的選取和玉樹的過程中，會(huì)存在一定的誤差。因此，對(duì)巖土的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和分析，進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)具有十分重要的意義，在巖土工程的安全性和可靠性設(shè)計(jì)中，貪圖參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以增強(qiáng)巖土的可靠性。該文通過分析巖土參數(shù)的分布概率，闡述Bayes優(yōu)化方法，從而提高巖土的可靠性。

關(guān)鍵詞：巖土參數(shù) 概率分布 擬合 Bayes方法 優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TU431 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（b）-0001-01

在現(xiàn)有的巖土參數(shù)的計(jì)算方法，實(shí)在概率的分布和對(duì)數(shù)值進(jìn)行估算的情況下進(jìn)行的，針對(duì)的一般是規(guī)模較小的工程。但是，隨著巖土工程學(xué)的不斷發(fā)展，以及很多大規(guī)模工程的發(fā)展，我國(guó)的很多地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了大規(guī)模的巖土參數(shù)的條件，尤其是對(duì)地質(zhì)比較復(fù)雜的地區(qū)，巖土參數(shù)的計(jì)算是很重要的。該文通過對(duì)巖土的概率分布形式進(jìn)行分析，運(yùn)用Bayes方法對(duì)巖土的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1 巖土參數(shù)的概率分布和擬合的重要方案

巖土的參數(shù)具有一定的區(qū)域性差異，而且參數(shù)的整體具有一定的未知性，參數(shù)的分布也不均勻，為了能夠準(zhǔn)確地找到巖土參數(shù)的整體分布，一般情況下，要按照現(xiàn)有的資料對(duì)整體分布情況進(jìn)行假定，然后在一個(gè)較明顯的水平的作用喜愛進(jìn)行概率的統(tǒng)計(jì)，對(duì)假設(shè)的整體分布情況進(jìn)行判斷和檢驗(yàn)。

現(xiàn)在對(duì)于巖土樣本參數(shù)的概率分布情況的判斷方法一般是運(yùn)用K-S檢驗(yàn)方法和A-D檢驗(yàn)方法，也可以運(yùn)用有限的對(duì)比方法和V方檢驗(yàn)法。K-S檢驗(yàn)方法和A-D檢驗(yàn)方法比較適合在巖土施工的安全性和可靠性的分析中，對(duì)大規(guī)模的施工進(jìn)行概率的檢驗(yàn)。

V方的檢驗(yàn)方法運(yùn)用到的基本原理是將反復(fù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果隨機(jī)地分成n個(gè)不同的事件，然后，對(duì)假設(shè)的整體分布情況進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出不同的事件發(fā)生的概率，如果假設(shè)的整體分布情況是準(zhǔn)確的，并且實(shí)驗(yàn)的次數(shù)比較多，事件發(fā)生的概率與頻率的差別不會(huì)特別懸殊。按照皮爾遜原理，當(dāng)巖土樣本的體積是足夠大的時(shí)候，假設(shè)的整體分布情況是真實(shí)的時(shí)候，其總體的統(tǒng)計(jì)量應(yīng)該與被估計(jì)的參數(shù)是相似的。

2 對(duì)巖土概率參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的Bayes方法

Bayes方法主要涉及到對(duì)巖土檢驗(yàn)后的概率、對(duì)巖土參數(shù)檢驗(yàn)前的概率和巖土參數(shù)的實(shí)驗(yàn)概率這幾個(gè)變量組成。這些變量共同組成巖土參數(shù)檢驗(yàn)后的概率密度函數(shù)。在進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，當(dāng)隨機(jī)地變量在概率檢驗(yàn)后，其分布的形式與檢驗(yàn)前分布的形式應(yīng)該是相同的，檢驗(yàn)后的分布數(shù)值和方差應(yīng)該是相似的。

當(dāng)巖土參數(shù)檢驗(yàn)中隨機(jī)地變量的檢驗(yàn)分布方式呈現(xiàn)正態(tài)的分布時(shí)，巖土參數(shù)的函數(shù)也會(huì)呈現(xiàn)正態(tài)分布的形式，檢驗(yàn)后的函數(shù)也應(yīng)該呈現(xiàn)正態(tài)分布。

3 通過實(shí)例分析巖土參數(shù)的概率分布擬合及Bayes方法優(yōu)化

3.1 實(shí)例分析巖土參數(shù)的概率分布擬合方法

通過對(duì)某地的盆地中的粉質(zhì)狀的粘土進(jìn)行分析，可以得知粘土的構(gòu)成原因非常多，巖土的分布領(lǐng)域也比較廣，巖土的厚度基本是差不多的，而且在一般情況下，在工業(yè)民用的建筑中的沖洪積構(gòu)成的粉質(zhì)粘土，其抗剪強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)要對(duì)其粘聚力進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，來表明巖土的概率形式，用V方檢驗(yàn)方法和Bayes方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的優(yōu)化，要在施工現(xiàn)場(chǎng)收集不同的實(shí)驗(yàn)資料，要獲得不同的粘土的粘聚力的數(shù)值，形成可以滿足V方檢驗(yàn)方法的大量的數(shù)據(jù)。

將收集的數(shù)據(jù)按照一定的構(gòu)成成分，分成不同的區(qū)間，將不同區(qū)間之間的頻數(shù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，按照不同區(qū)間之間的頻數(shù)和區(qū)間中的平均值來繪制概率統(tǒng)計(jì)的表格。通過表格可以發(fā)現(xiàn)，曲線的形式和正態(tài)的分布形式是相似的，所以，在進(jìn)行巖土參數(shù)的估計(jì)時(shí)，可以在假設(shè)巖土參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行估計(jì)。

3.2 Bayes方法優(yōu)化的實(shí)例分析

在某地區(qū)的高新技術(shù)地區(qū)，其粉質(zhì)粘土的粘聚力分析，運(yùn)用Bayes方法對(duì)正態(tài)分布的巖土進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化，將不同的巖土成分分成不同的區(qū)間，然后將各個(gè)區(qū)間的頻數(shù)進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，繪制出表格。

通過Bayes方法的統(tǒng)計(jì)后，巖土參數(shù)的方差數(shù)值比檢驗(yàn)前的函數(shù)的方差數(shù)值要小，因此，該地區(qū)的施工粉質(zhì)粘土的粘聚力可以呈現(xiàn)正態(tài)的分布規(guī)律，可以根據(jù)安全性和可靠性的原理進(jìn)行施工，對(duì)概率的估計(jì)數(shù)值可以記為工程設(shè)計(jì)的參數(shù)數(shù)值，從而可以起到將巖土的數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化的作用，提高粘土的粘聚力，保證工程的施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

現(xiàn)在，巖土材料具有一定的離散性質(zhì)，導(dǎo)致的巖土的粘聚力降低，在施工的過程中不能起到很好的效果。巖土的成分決定了其性質(zhì)，有些粘土的粘性不足，不能在施工中起到加固的作用。為了提高工程的質(zhì)量，有必要對(duì)巖土參數(shù)的概率分布擬合及Bayes方法優(yōu)化的方法進(jìn)行探究，以檢測(cè)巖土的性質(zhì)，對(duì)巖土的參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，從而提高巖土的安全性和可靠性。為了能夠準(zhǔn)確地找到巖土參數(shù)的整體分布，一般情況下，要按照現(xiàn)有的資料對(duì)整體分布情況進(jìn)行假定，然后在一個(gè)較明顯的水平的作用喜愛進(jìn)行概率的統(tǒng)計(jì)，對(duì)假設(shè)的整體分布情況進(jìn)行判斷和檢驗(yàn)。Bayes方法主要涉及到對(duì)巖土檢驗(yàn)后的概率、對(duì)巖土參數(shù)檢驗(yàn)前的概率和巖土參數(shù)的實(shí)驗(yàn)概率這幾個(gè)變量組成。在實(shí)際的巖土參數(shù)計(jì)算時(shí)，可以采取V方的檢驗(yàn)方法，繪制出相似的圖表，其方差和平均值是相似的，巖土的樣本統(tǒng)計(jì)概率分布被認(rèn)為是檢驗(yàn)前的概率密度函數(shù)。

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