閉耀輝廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì) 廣西柳州 545006
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土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法探討
閉耀輝
廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì) 廣西柳州 545006
【摘要】土工實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行土木工程的重要前提條件,其能夠?yàn)槭┕そㄔO(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(xiǎn)事故。本文對(duì)其數(shù)據(jù)涉及的內(nèi)容進(jìn)行分析,分析了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的因素,進(jìn)而提出相應(yīng)的方法應(yīng)用,希望可以為土工實(shí)驗(yàn)的發(fā)展提供借鑒。
【關(guān)鍵詞】土工實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)分析;分析方法
在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(xué)特性以及采樣、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等等方面所表現(xiàn)出來的特點(diǎn),都容易對(duì)數(shù)據(jù)造成一定程度的干擾,致使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果出現(xiàn)誤差。另外,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所涉及的內(nèi)容,影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素,以及提升實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確率的角度出發(fā),對(duì)土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行探討。
(一)土的比重實(shí)驗(yàn)。土工試驗(yàn)過程中,土的比重實(shí)驗(yàn)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(huì)比較相近。但是,因?yàn)樵趯?shí)際操作中,其整個(gè)的操作流程比較復(fù)雜,所以不同的單位會(huì)采用本地所出具的或者考察的相關(guān)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行比重實(shí)驗(yàn),這樣容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差存在。
(二)土的密度實(shí)驗(yàn)。通過土的密度實(shí)驗(yàn)可以詳細(xì)的了解土的組成,可以了解其組成成分的性質(zhì),能夠?yàn)橹蟮氖┕ぬ峁└嗟膮⒖?。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(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中,要注意盡量避免對(duì)取樣即時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最好能夠等待土樣達(dá)到日常狀態(tài)之后再進(jìn)行試驗(yàn),這樣可以讓土密度實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加準(zhǔn)確。
(三)土的含水量實(shí)驗(yàn)。土的含水量實(shí)驗(yàn)可以說是土工實(shí)驗(yàn)中的核心內(nèi)容,其實(shí)驗(yàn)的情況將會(huì)影響到工程地基建設(shè),還會(huì)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(shí)驗(yàn)人員在進(jìn)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(jìn)行試驗(yàn)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(shí)踐應(yīng)用中的效率和質(zhì)量也將會(huì)呈現(xiàn)大幅度的下降。
(一)土體本身性質(zhì)導(dǎo)致。依照相關(guān)的物理力學(xué)和力學(xué)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(huì)讓土體的性質(zhì)發(fā)生改變。這樣在進(jìn)行土工試驗(yàn)的時(shí)候就非常容易造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異性,甚至有可能會(huì)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(cè)量技術(shù)上受到限制或?qū)嶒?yàn)方法不夠完善沒有保證正確的實(shí)驗(yàn)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(yàn)方法也有一定的出入,加上不同的試驗(yàn)方法讓土工參數(shù)出現(xiàn)離散性,其所實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)也就會(huì)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(shí)驗(yàn)室對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。
(三)偶然誤差。偶然誤差的特點(diǎn)是它的隨機(jī)性。如果實(shí)驗(yàn)人員對(duì)某物理量只進(jìn)行一次測(cè)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(cè)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(duì)于兩者應(yīng)當(dāng)予以區(qū)分。
(一)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查,果斷進(jìn)行取舍。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中,如果有明顯不符合物理力學(xué)性質(zhì)的值的范圍點(diǎn),則可以通過觀察予以了解,實(shí)驗(yàn)人員要對(duì)其進(jìn)行細(xì)致觀察,一旦發(fā)現(xiàn)異常立刻予以放棄。一般判斷的標(biāo)準(zhǔn)是大部分?jǐn)?shù)值為范圍內(nèi)波動(dòng),但是有一點(diǎn)超出正常值或者距離正常值較遠(yuǎn),則可以被認(rèn)定為不合理。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較多的情況下可以運(yùn)用3σ法則進(jìn)行數(shù)據(jù)之間取舍的考量。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中,存在于[ms-3σ,ms+3σ]之外數(shù)值所占比例較少,因此,大于ms+3σ和小于ms?3σ之間數(shù)值作為異常處理。
(二)土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中最小樣本數(shù)問題。在土工試驗(yàn)過程中,最小樣本數(shù)問題需要引起人們的重視。實(shí)驗(yàn)中的樣本數(shù)要選取適當(dāng),如果樣本數(shù)過小就會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)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(chǎng)勘查情況等等。
(三)土體性質(zhì)指標(biāo)的自相關(guān)性的問題。根據(jù)以往數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(jiǎn)單依照求相關(guān)系數(shù)的方法判斷其相關(guān)性。在進(jìn)行土工實(shí)踐過程中,往往可以通過δ對(duì)其獨(dú)立性進(jìn)行判斷。在相關(guān)距離 范圍內(nèi),圖形指標(biāo)基本相關(guān);在此范圍外,圖形指標(biāo)基本不相關(guān)。但是對(duì)于δ事先未知,因此其需要根據(jù)樣本測(cè)值進(jìn)行求算,一般使用遞推平均法對(duì)相關(guān)距離δ進(jìn)行計(jì)算,并使用間距△Z對(duì)δ的影響進(jìn)行綜合考量。一般來說,△Z /δ的數(shù)值越大,其各抽樣點(diǎn)的土性越接近相互獨(dú)立,抽樣誤差也就越小。
土工試驗(yàn)對(duì)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(duì)此方面予以重視。對(duì)其不合理點(diǎn)來說,可以通過3 原則進(jìn)行剔除。對(duì)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(biāo)相關(guān)距離予以解決,通過樣本的加權(quán)平均來對(duì)該區(qū)域的平均性指標(biāo)進(jìn)行估算。為了讓樣本能夠滿足實(shí)驗(yàn)需要,可以利用Bayes方法對(duì)其土性指標(biāo)與因確認(rèn),從而彌補(bǔ)數(shù)目不準(zhǔn)確的情況。通過此三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行方法的應(yīng)用,則可以有效提升實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性,可以讓實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加符合實(shí)際需要。
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作者簡(jiǎn)介
閉耀輝(1966,05--),男,廣西田陽人,大學(xué)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(duì),主要從事實(shí)驗(yàn)測(cè)試方面的工作。