土工實驗數(shù)據(jù)整理和分析方法研究

蘇劍平

摘 要 隨著土木工程數(shù)量的不斷增多以及規(guī)模的不斷擴張，前期的土工實驗工作則成為保障土工工程建設(shè)的有力數(shù)據(jù)支持，可有效避免工程施工建設(shè)中危險隱患的潛藏。而在土工實驗研究中會獲得大量數(shù)據(jù)，如何高效地對這些數(shù)據(jù)展開整理與分析，則成為數(shù)據(jù)實效發(fā)揮的關(guān)鍵工作，因此文章將主要針對土工實驗數(shù)據(jù)的整理與分析方法展開研究，以期為相關(guān)從業(yè)人員提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞 土工實驗數(shù)據(jù)；整理；分析；方法

對于土工工程施工方案設(shè)計而言，前期的土工實驗數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度會對設(shè)計合理性產(chǎn)生直接影響，但由于實驗過程中的土體性質(zhì)較為復(fù)雜，再加上質(zhì)檢、采樣、運輸以及儲存等過程中會造成對數(shù)據(jù)的干擾，最終分析出的實驗結(jié)果便存在一定誤差[1]。正因為土工實驗會受到諸多因素的影響，所以我們需要高度中實驗數(shù)據(jù)的整理與分析工作，確保相關(guān)因素的干擾性能夠減小，從而提高實驗數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)率，為土工工程施工設(shè)計提供正確指導(dǎo)。

1 土工實驗數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容

1.1 土體比重實驗

在土工實驗過程中，土體比重實驗是其中的關(guān)鍵組成內(nèi)容。通常來講，處在相同或接近地域環(huán)境中，土體比重便會十分接近，但由于在實際實驗過程中的全部操作流程繁復(fù)，因此相關(guān)單位會直接利用過去已經(jīng)出具的數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于比重實驗，也就導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)一定程度的誤差。

1.2 土體密度實驗

開展土體密度實驗?zāi)軌驅(qū)ν馏w的內(nèi)在組成有深入了解，進而了解土體成分性質(zhì)，為今后的設(shè)計與施工提供數(shù)據(jù)支持。土體密度參數(shù)與其重量、孔隙大小和體積等內(nèi)容密切相關(guān)，是土體組成與結(jié)構(gòu)特征的完整反映，所以在實驗過程中要盡可能避免對樣品的即時性實驗，最好要等待樣品達到了日常狀態(tài)后再展開實驗，如此可有效提高土體密度數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

1.3 土體含水量實驗

土體含水量實驗作為土工實驗中的關(guān)鍵內(nèi)容，最終實驗結(jié)果會對土木工程的地基建設(shè)形成直接影響，還關(guān)系到工程后期的穩(wěn)定性。地域的不同會導(dǎo)致土體樣品中的含水量有所不同，并且可能存在較大差異，所以工作人員在樣品收集時要確保其均勻性與代表性，避免最終實驗數(shù)據(jù)對工程建設(shè)無實質(zhì)指導(dǎo)意義。

2 土工實驗數(shù)據(jù)整理與分析方法

2.1 整理整體實驗數(shù)據(jù)，剔除異常情況

在土工實驗數(shù)據(jù)測量中，所得到的初步數(shù)據(jù)必定會存在相應(yīng)誤差，所以需要結(jié)合測量經(jīng)驗與整理統(tǒng)計原則卻保證土工實驗數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。具體來講，需要從如下兩點予以把握：①結(jié)合土體力學(xué)性質(zhì)去判斷實驗數(shù)據(jù)是否合理。倘若土工實驗數(shù)據(jù)中有部分?jǐn)?shù)據(jù)與土的力學(xué)性質(zhì)范圍明顯不相符，在整理過程中可直接剔除。然而實際實驗中大多數(shù)數(shù)據(jù)會在特定值域內(nèi)波動，所以可結(jié)合值域間存在差異，剔除掉其中的異常點；②倘若土工實驗數(shù)據(jù)過多，在整理過程中便可采取3σ法則，如果實驗數(shù)據(jù)中存在[ms -3σ，ms +3σ]之外的點，這種概率經(jīng)由0.27%，所以可將其作為異常實驗數(shù)據(jù)處理掉。當(dāng)然，判斷其是否異常時，也不可單純依據(jù)存在[ms -3σ，ms +3σ]之外便將所有點剔除，可能某一個土樣參數(shù)處在[ms -3σ，ms +3σ]之外而實際是由于實驗本身造成的[2]。

此外，如果土工實驗數(shù)據(jù)獲取較少（通常會以30作為中介值去判斷數(shù)據(jù)多或少），則可采取t分布的概率值去替換正態(tài)分布概率值，結(jié)合t分布函數(shù)，得出相應(yīng)置信水平的實驗數(shù)據(jù)范圍：，剩下的點便可作為異常點處理，進一步將實驗數(shù)據(jù)進行整理，為后續(xù)分析提供方便。

2.2 分析最小樣本數(shù)問題

在土工實驗中，會因為樣本數(shù)量不足而導(dǎo)致最終實驗結(jié)果存在不穩(wěn)定情況，通過分析可得知對樣本數(shù)形成影響的因素主要在于工程規(guī)模、現(xiàn)場勘察條件與測量精度要求等，所以對于土工實驗數(shù)據(jù)最小樣本數(shù)問題的分析，需要基于統(tǒng)計特征展開研究。在實際實驗過程中，要想確保數(shù)據(jù)可靠與精準(zhǔn)，則需要得到最小樣本數(shù)，所以在手機實驗資料的同時，還會用到貝葉斯方法。一般來講，土體抗剪強度參數(shù)會呈現(xiàn)正態(tài)分布，所以在采取貝葉斯分析法時，應(yīng)當(dāng)將不同時間段所測得的土工實驗數(shù)據(jù)進行有機結(jié)合，得出更為可靠的數(shù)據(jù)，保證最終實驗結(jié)果科學(xué)合理。這一分析方法在眾多大型工程設(shè)計指標(biāo)中得到廣泛應(yīng)用，能夠?qū)Σ煌^測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)處理，同時與測量數(shù)據(jù)相結(jié)合，按照實驗概率規(guī)律信息的不同，形成更為可靠的數(shù)據(jù)分布，從而提升土體抗剪強度參數(shù)的合理性與可靠性。

2.3 分析土體性質(zhì)指標(biāo)的自相關(guān)性

土工實驗數(shù)據(jù)之間可能會存在相關(guān)性，通常我們會結(jié)合數(shù)據(jù)間的線性關(guān)系去分析土工實驗指標(biāo)與各系數(shù)間的相關(guān)性，一般來講會利用相關(guān)距離δ進行判斷。在相關(guān)距離δ中，所有土體性質(zhì)指標(biāo)都存在相關(guān)性，不過δ為位置變量，只能夠通過樣本測量獲取。在這一過程當(dāng)中，相關(guān)距離δ的測量會用到遞推平均法，然而取樣間距會對相關(guān)距離產(chǎn)生影響，兩者呈現(xiàn)正相關(guān)態(tài)勢，一般取樣距離與相關(guān)距離越大，則達標(biāo)不同取樣點的土體性質(zhì)間距小，精準(zhǔn)性則越高，所以取樣距離要盡量大于相關(guān)距離[3]?？偠灾Y(jié)合土工工程對測量精度的要求去確定相關(guān)距離范圍，同時工作人員結(jié)合經(jīng)驗對數(shù)據(jù)與結(jié)果進行分析整理，確保土工實驗數(shù)據(jù)的可靠性。

通過多次測定值的算術(shù)平均值，對標(biāo)準(zhǔn)差與變異系數(shù)進行計算，能夠?qū)嶋H測量值與算術(shù)平均值的變化情況有更為直觀的觀察。在整理計算指標(biāo)過程中，倘若測定組數(shù)過多，應(yīng)當(dāng)結(jié)合特性指標(biāo)法得出實驗結(jié)果；倘若實驗數(shù)據(jù)過少，則需綜合考慮到測定誤差、土性不均勻和設(shè)備因素的影響，選擇標(biāo)準(zhǔn)差均值。另外標(biāo)準(zhǔn)差的絕對值應(yīng)當(dāng)在數(shù)據(jù)整理后，采取圖解法或是最小二乘方分析法，對土性指標(biāo)予以確定，提高實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)有效性。

3 結(jié)束語

總而言之，為了確保土工實驗數(shù)據(jù)充分發(fā)揮出對土工工程施工方案設(shè)計的指導(dǎo)作用，則需要做好實驗數(shù)據(jù)的整理與分析工作，以合理方法去提升實驗數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性與可靠性。文章簡單介紹了土工實驗數(shù)據(jù)的整理與分析方法，希望能夠為最終土工實驗結(jié)果的誤差減小提供參考借鑒，與實際需求更相符合，進而助推土工行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1] 陳瑩.土工實驗數(shù)據(jù)整理和分析方法研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015，（27）：1619.

[2] 毛歆燕，龐毅力.土工試驗數(shù)據(jù)可靠性分析方法探討[J].甘肅科技，2006，22（10）：115-116.

[3] 余海龍.土工實驗數(shù)據(jù)分析方法探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015， （21）：132-133.