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

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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

一、引言

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)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(lái)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(wèn)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。

二、土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)所涉及內(nèi)容

（一）土的比重實(shí)驗(yàn)。土工試驗(yàn)過(guò)程中，土的比重實(shí)驗(yàn)是非常重要的。一般來(lái)說(shuō)，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(guò)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(guò)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(shuō)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(guò)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(méi)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。

三、土性參數(shù)實(shí)驗(yàn)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(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(yǔ)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(méi)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(wú)法控制，所以偶然誤差總是存在，通過(guò)多次測(cè)量取平均值可以減小偶然誤差，但無(wú)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。

四、土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法的應(yīng)用

（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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)題。在土工試驗(yàn)過(guò)程中，最小樣本數(shù)問(wèn)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(guò)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(wèn)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(méi)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(guò)程中，往往可以通過(guò)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(lái)說(shuō)，△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。

五、結(jié)束語(yǔ)

土工試驗(yàn)對(duì)于土工建設(shè)來(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)，可以通過(guò)3 原則進(jìn)行剔除。對(duì)于其數(shù)據(jù)相關(guān)性來(lái)說(shuō)，其可以通過(guò)迭代求解土性指標(biāo)相關(guān)距離予以解決，通過(guò)樣本的加權(quán)平均來(lái)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(guò)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。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

閉耀輝（1966，05--），男，廣西田陽(yáng)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。