土工實驗數(shù)據(jù)分析方法探討

【摘要】土工實驗是進行土木工程的重要前提條件，其能夠為施工建設(shè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，能夠有效防止工程建設(shè)中可能存在的潛在危險事故。本文對其數(shù)據(jù)涉及的內(nèi)容進行分析，分析了實驗準確性的因素，進而提出相應(yīng)的方法應(yīng)用，希望可以為土工實驗的發(fā)展提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】土工實驗；實驗數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析；分析方法

一、引言

在進行實驗過程中，由于土體本身所具有的復(fù)雜性，土質(zhì)質(zhì)檢所存在的物理學特性以及采樣、運輸、存儲等等方面所表現(xiàn)出來的特點，都容易對數(shù)據(jù)造成一定程度的干擾，致使實驗的結(jié)果出現(xiàn)誤差。另外，因為實驗本身受到很多因素的干擾，也同樣容易發(fā)生數(shù)據(jù)偏差的問題。因此，本文著重從實驗數(shù)據(jù)所涉及的內(nèi)容，影響實驗數(shù)據(jù)的因素，以及提升實驗準確率的角度出發(fā)，對土工實驗數(shù)據(jù)分析方法進行探討。

二、土工試驗數(shù)據(jù)所涉及內(nèi)容

（一）土的比重實驗。土工試驗過程中，土的比重實驗是非常重要的。一般來說，地域相同或者相近，那么土的比重也將會比較相近。但是，因為在實際操作中，其整個的操作流程比較復(fù)雜，所以不同的單位會采用本地所出具的或者考察的相關(guān)數(shù)據(jù)直接進行比重實驗，這樣容易導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)的誤差存在。

（二）土的密度實驗。通過土的密度實驗可以詳細的了解土的組成，可以了解其組成成分的性質(zhì)，能夠為之后的施工提供更多的參考。土的密度與土粒的重量、孔隙體積、孔隙大小、孔隙水重等等內(nèi)容息息相關(guān)，能夠反映土的組成和基本結(jié)構(gòu)特征。在進行實驗的過程中，要注意盡量避免對取樣即時進行實驗，最好能夠等待土樣達到日常狀態(tài)之后再進行試驗，這樣可以讓土密度實驗的結(jié)果更加準確。

（三）土的含水量實驗。土的含水量實驗可以說是土工實驗中的核心內(nèi)容，其實驗的情況將會影響到工程地基建設(shè)，還會影響到后續(xù)工程的穩(wěn)定性。不同地區(qū)的土樣其含水量不同，并存在很大程度上的差異性。實驗人員在進行取樣的過程中，要保證其樣品的均勻性，或者具有代表性，否則進行試驗所獲得的數(shù)據(jù)就沒有任何指導(dǎo)意義，其數(shù)據(jù)在實踐應(yīng)用中的效率和質(zhì)量也將會呈現(xiàn)大幅度的下降。

三、土性參數(shù)實驗結(jié)果誤差性的原因

（一）土體本身性質(zhì)導(dǎo)致。依照相關(guān)的物理力學和力學性質(zhì)，我們可以了解到土體的分層具有不均勻性，加上其所處環(huán)境的變化，可能發(fā)生的雨水沖擊、水文變化、其后影響等等語速怒，都會讓土體的性質(zhì)發(fā)生改變。這樣在進行土工試驗的時候就非常容易造成實驗結(jié)果的差異性，甚至有可能會成為差異產(chǎn)生的主要影響因素。

（二）系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差是由于儀器的某些不完善、測量技術(shù)上受到限制或?qū)嶒灧椒ú粔蛲晟茮]有保證正確的實驗條件等原因產(chǎn)生。不同的單位所使用的儀器往往不盡相同，所使用的試驗方法也有一定的出入，加上不同的試驗方法讓土工參數(shù)出現(xiàn)離散性，其所實驗的數(shù)據(jù)也就會有所不同。系統(tǒng)誤差的存在可以予以避免，其與偶然誤差不同，這就需要實驗室對設(shè)備和系統(tǒng)進行改進。

（三）偶然誤差。偶然誤差的特點是它的隨機性。如果實驗人員對某物理量只進行一次測量，其值可能比真值大也可能比真值小，這完全是偶然的，產(chǎn)生偶然誤差的原因無法控制，所以偶然誤差總是存在，通過多次測量取平均值可以減小偶然誤差，但無法消除。偶然誤差的存在屬于客觀存在的現(xiàn)象，其與人為原因所造成的誤差有很大的差別，對于兩者應(yīng)當予以區(qū)分。

四、土工實驗數(shù)據(jù)分析方法的應(yīng)用

（一）進行數(shù)據(jù)檢查，果斷進行取舍。在進行實驗的過程中，如果有明顯不符合物理力學性質(zhì)的值的范圍點，則可以通過觀察予以了解，實驗人員要對其進行細致觀察，一旦發(fā)現(xiàn)異常立刻予以放棄。一般判斷的標準是大部分數(shù)值為范圍內(nèi)波動，但是有一點超出正常值或者距離正常值較遠，則可以被認定為不合理。在實驗數(shù)據(jù)較多的情況下可以運用3σ法則進行數(shù)據(jù)之間取舍的考量。在進行實驗過程中，存在于之外數(shù)值所占比例較少，因此，大于和小于之間數(shù)值作為異常處理。

（二）土工實驗數(shù)據(jù)中最小樣本數(shù)問題。在土工試驗過程中，最小樣本數(shù)問題需要引起人們的重視。實驗中的樣本數(shù)要選取適當，如果樣本數(shù)過小就會影響實驗結(jié)果的準確性。但是，樣本數(shù)的數(shù)量并不是隨意定制的，其受到多種因素的影響，比如工程規(guī)模、工程精度要求、現(xiàn)場勘查情況等等。

（三）土體性質(zhì)指標的自相關(guān)性的問題。根據(jù)以往數(shù)據(jù)實驗的關(guān)聯(lián)性，求的往往是其之間的線性相關(guān)系數(shù)，但是對于其自相關(guān)函數(shù)通常并沒有表現(xiàn)出線性相關(guān)，而是指數(shù)相關(guān)。因此，不能簡單依照求相關(guān)系數(shù)的方法判斷其相關(guān)性。在進行土工實踐過程中，往往可以通過δ對其獨立性進行判斷。在相關(guān)距離 范圍內(nèi)，圖形指標基本相關(guān)；在此范圍外，圖形指標基本不相關(guān)。但是對于δ事先未知，因此其需要根據(jù)樣本測值進行求算，一般使用遞推平均法對相關(guān)距離δ進行計算，并使用間距△Z對δ的影響進行綜合考量。一般來說，△Z /δ的數(shù)值越大，其各抽樣點的土性越接近相互獨立，抽樣誤差也就越小。

五、結(jié)束語

土工試驗對于土工建設(shè)來說影響較大，其影響因素包括土體本身性質(zhì)、取樣儀器情況、人為因素等，需要對此方面予以重視。對其不合理點來說，可以通過3 原則進行剔除。對于其數(shù)據(jù)相關(guān)性來說，其可以通過迭代求解土性指標相關(guān)距離予以解決，通過樣本的加權(quán)平均來對該區(qū)域的平均性指標進行估算。為了讓樣本能夠滿足實驗需要，可以利用Bayes方法對其土性指標與因確認，從而彌補數(shù)目不準確的情況。通過此三個方面對其進行方法的應(yīng)用，則可以有效提升實驗數(shù)據(jù)的準確性、可靠性，可以讓實驗的結(jié)果更加符合實際需要。

參考文獻

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作者簡介

閉耀輝（1966，05--），男，廣西田陽人，大學本科，助理工程師，現(xiàn)工作于廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，主要從事實驗測試方面的工作。