盧宗益

一、試驗數(shù)據(jù)進行取舍的必要性

在公路工程試驗檢測過程中采集的各種樣本數(shù)據(jù)往往或多或少存在異常值或錯誤值。這些異常值或錯誤值主要來源于人為和非人為的因素，包括檢測人員的誤操作、儀器設(shè)備的偶然故障以及其他偶然的因素。由于這些異常值或錯誤值的存在，使得我們所采集的數(shù)據(jù)不能夠客觀反映檢測路段的質(zhì)量，特別是采用評定值進行判定時尤其突出。筆者通過長期的檢測工作發(fā)現(xiàn)在檢測路段進行評定時某一個單值的取舍往往影響到整個評定路段的結(jié)果，從而影響到對整個工程質(zhì)量的判斷。因此有必要對所采集的數(shù)據(jù)進行判別采取科學(xué)的方法進行合理的取舍。

二、試驗數(shù)據(jù)的取舍方法

對試驗數(shù)據(jù)的取舍可以采用數(shù)理統(tǒng)計的方法，按一定的保證率對數(shù)據(jù)進行取舍，一般有拉依達法、肖維納特法和格拉布斯法，再次對三種方法介紹如下：

1） 拉依達法。當(dāng)試驗次數(shù)較多時，可簡單的用3倍標(biāo)準(zhǔn)差作為可疑數(shù)據(jù)取舍的標(biāo)準(zhǔn)，即：

——某一試驗數(shù)據(jù)

——試驗數(shù)據(jù)算術(shù)平均值

S——試驗數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差

根據(jù)隨機變量的正態(tài)分布， 的概率為99.73%，在此范圍之外的概率為0.27%這種小概率事件出現(xiàn)的可能性極小。因此在試驗數(shù)據(jù)中一旦出現(xiàn)就認為是不可靠的，應(yīng)當(dāng)舍棄。

2） 肖維納特法。進行n次試驗，其測量值服從正態(tài)分布，以概率 設(shè)定一判定范圍 ，當(dāng)偏差（ ）超出該范圍則意味著 是可疑的應(yīng)當(dāng)舍棄。

——概率為 系數(shù)

——某一試驗數(shù)據(jù)

——試驗數(shù)據(jù)算術(shù)平均值

S——試驗數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差

3） 格拉布斯法。假設(shè)試驗數(shù)據(jù)按正態(tài)分布，根據(jù)順序統(tǒng)計量來確定可疑數(shù)據(jù)的取舍。將n個試驗數(shù)據(jù) ， ，…， 按從小到大順序重新排列，根據(jù)順序統(tǒng)計原則給出標(biāo)準(zhǔn)化順序統(tǒng)計量g：

當(dāng) 可疑時：

當(dāng) 可疑時：

根據(jù)格拉布斯統(tǒng)計量的分部，在指定的顯著性水平β（一般為0.05）下，求得可疑值的臨界值 ，格拉布斯法判別標(biāo)準(zhǔn)為：

——試驗數(shù)據(jù)算術(shù)平均值

——參與計算數(shù)據(jù)的最小值

——參與計算數(shù)據(jù)的最大值

S——試驗數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差

β——指定的顯著性水平

n?——參與計算的數(shù)據(jù)數(shù)量

g——標(biāo)準(zhǔn)化順序統(tǒng)計量

——標(biāo)準(zhǔn)化順序統(tǒng)計量在一定顯著性水平下的臨界值可查表求得

利用格拉布斯法每次只能舍去一個可疑值，有多個可疑值時應(yīng)一個一個舍去，每舍去一個n=n-1，以此為基礎(chǔ)判別下一個可疑數(shù)據(jù)。

三、試驗數(shù)據(jù)取舍的工程應(yīng)用

上述三種進行可疑值取舍的方法舍棄范圍均可以寫成 范圍以外的測定值，只是在系數(shù)k的取值上有所不同，這與《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E40-2007）附錄B 檢測路段數(shù)據(jù)整理方法 是一致的，該規(guī)程規(guī)定當(dāng)無特殊規(guī)定時，可疑數(shù)據(jù)的舍棄宜按照 K倍標(biāo)準(zhǔn)差作為舍棄標(biāo)準(zhǔn)，即在資料分析當(dāng)中，舍棄那些在 范圍以外的測定值，然后再重新計算整理。當(dāng)試驗數(shù)據(jù)N為3、4、5、6個時，k值分別為1.15、1.46、1.67、1.82，N 7時，k值宜采用3。K值采用3即拉依達法。因肖維納特法判定范圍僅與數(shù)據(jù)數(shù)量n有關(guān)與保證率無關(guān)工程實際應(yīng)用效果不好，在此僅以工程實例對拉依達法和格拉布斯法進行討論。

該工程為尚未通車的新建I級公路采用瀝青混凝土面層，按照世界幾個權(quán)威機構(gòu)的研究結(jié)果（見表2），及對路面平整度檢測的經(jīng)驗，并結(jié)合工程實際情況，可判斷表1-1至表1-6中加粗的數(shù)據(jù)為明顯的異常數(shù)據(jù)。

IRI與路面服務(wù)性能的關(guān)系

由表3-1可以看出，在異常值不剔除的情況下進行計算，計算結(jié)果受異常值的影響，各評定單元的計算結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)均較大，試驗結(jié)果的離散性大變異性高，與實際情況不符，容易造成對工程質(zhì)量的誤判。表3-2的計算采用了拉依達法按3倍標(biāo)準(zhǔn)差進行了剔除，試驗結(jié)果的離散性減小變異性降低，與實際情況較符合，但由于拉依達法自身的缺點某些異常數(shù)據(jù)（如10.04等數(shù)據(jù)）不能被剔除，不能達到較理想的狀態(tài)，因此該方法適合于要求不太嚴格的場合。表3-3的計算采用格拉布斯法對可疑值進行舍棄，該方法能夠較好的對異常值進行剔除從而更加減小異常值的影響，從計算結(jié)果可以看出各評定路段標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)均較小，最符合實際情況。再結(jié)合表4的計算結(jié)果，采用格拉布斯法剔除異常數(shù)據(jù)后整條路的變異性均降到最低，與實際情況相符合，能客觀反映該路面的平整度。

四、結(jié)論

在試驗檢測過程中所產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)如果不剔除會產(chǎn)生錯誤的結(jié)果，從而造成對工程質(zhì)量的誤判。有必要采取科學(xué)的手段對異常數(shù)據(jù)進行舍棄。運用拉依達法與格拉布斯法對異常數(shù)據(jù)進行舍棄均有較好的效果，尤其以格拉布斯法最佳，但數(shù)據(jù)的舍棄均有一定概率的風(fēng)險，所以對舍棄的數(shù)據(jù)要分析原因并加以驗證，這樣才能夠確保試驗檢測數(shù)據(jù)能夠客觀地反映工程質(zhì)量。