陸亞兵 肖文棟

(中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100098)

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粉土黏粒含量與塑性指數(shù)的相關(guān)性分析及應(yīng)用

陸亞兵 肖文棟

(中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100098)

通過收集北京南部地區(qū)粉土的土工試驗(yàn)資料，利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)黏粒含量和其他物理性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，得出黏粒含量與塑性指數(shù)的回歸方程，并分析了附近場地粉土黏粒含量實(shí)測值與回歸方程計(jì)算值的誤差，驗(yàn)證了該回歸方程在北京南部地區(qū)的實(shí)用性。

黏粒含量，塑性指數(shù)，回歸方程，誤差

0 引言

在巖土工程勘察階段，土的黏粒含量直接影響到土的分類與定名，隨著黏粒含量的改變，巖土的物理力學(xué)性質(zhì)也會(huì)隨之而改變。在巖土工程勘察中常需進(jìn)行地基土液化判別和液化指數(shù)計(jì)算，而在進(jìn)行液化判別時(shí)，常用到黏粒含量這一重要指標(biāo)，其準(zhǔn)確與否直接影響到判別結(jié)果的真實(shí)性和客觀性。另外，在進(jìn)行地基承載力特征值計(jì)算時(shí)，需依據(jù)粉土不同的黏粒含量采取不同的修正系數(shù)。黏粒含量的準(zhǔn)確測定在工程實(shí)踐中具有重要的意義[1]。

黏粒含量的測定一般采用密度計(jì)法，試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算以及繪制顆分曲線均十分繁瑣。在以往的試驗(yàn)過程中不僅花費(fèi)了大量的人力和時(shí)間，而且在查表及繪制曲線的過程中有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生人為誤差。由于工程地質(zhì)條件的地域性、多樣性，各地測試方法有所不同。對(duì)同一地區(qū)的試樣，測試條件不同，測試結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較大差異，同一試樣，不同的實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果誤差有時(shí)高達(dá)50%以上[2]。鑒于這種情況，需要尋找一種既快捷、高效又能滿足工程要求的方法進(jìn)行估算。

通過收集近幾年來北京南部地區(qū)的大量土工試驗(yàn)資料，利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件[3]對(duì)土的黏粒含量和物理性質(zhì)指標(biāo)(含水率w、液限wL、塑限wP、塑性指數(shù)IP、液性指數(shù)IL)進(jìn)行回歸分析，總結(jié)出一些規(guī)律，為該地區(qū)工程勘察中黏粒含量的確定提供新方法。

1 黏粒含量的分布特征

本次統(tǒng)計(jì)分析的3 725組樣本選自北京南部地區(qū)，所選樣本的黏粒含量區(qū)間內(nèi)樣本數(shù)占總樣本數(shù)的百分比及分布情況見表1及圖1。

由表1及圖1可知，本次統(tǒng)計(jì)粉土樣本的黏粒含量在4%～20%之間；黏粒含量的變化區(qū)間在12%～16%樣本數(shù)占總樣本數(shù)的55.7%，黏粒含量的變化區(qū)間在6%～18%樣本數(shù)占總樣本數(shù)的97.8%。

表1 不同黏粒含量區(qū)間樣本數(shù)占總樣本數(shù)的百分比 %

2 黏粒含量與土的物理性質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

為了準(zhǔn)確判別液化，北京地區(qū)的黏粒含量一般選取標(biāo)貫器中的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。由于標(biāo)貫器的試樣為擾動(dòng)樣，本次統(tǒng)計(jì)的土工試驗(yàn)只測試了粉土的黏粒含量ρc、含水率w、液限wL、塑限wP、塑性指數(shù)IP、液性指數(shù)IL。

本次利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件繪制出黏粒含量ρc與其他五項(xiàng)物理性質(zhì)指標(biāo)的散點(diǎn)圖，見圖2～圖6。

利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件建立了粉土的黏粒含量與其他物理性質(zhì)指標(biāo)之間相關(guān)關(guān)系的回歸方程，見表2。

表2 粉土的黏粒含量與其他物理性質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

相關(guān)方程顯著系數(shù)Sig相關(guān)系數(shù)R判定系數(shù)R2相關(guān)性ρc=0.1591w+9.73090.000.3700.1369低度相關(guān)ρc=0.7852wL-8.50240.000.6550.4286中度相關(guān)ρc=0.5255wP+2.58730.000.3360.1132低度相關(guān)ρc=2.6065IP-8.02650.000.9280.8615高度相關(guān)ρc=1.61IL+12.8630.000.3980.1581低度相關(guān)

由圖2～圖6及表2分析可知，含水率w、塑限wP、液性指數(shù)IL與黏粒含量ρc的相關(guān)性為低度相關(guān)；液限wL與黏粒含量ρc的相關(guān)性為中度相關(guān)；塑性指數(shù)IP與黏粒含量ρc的相關(guān)性為高度相關(guān)。塑性指數(shù)IP越大，黏粒含量ρc越高。反之，塑性指數(shù)IP越小，黏粒含量ρc越低。

3 黏粒含量與塑性指數(shù)回歸方程的應(yīng)用

利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件總結(jié)出的黏粒含量ρc與塑性指數(shù)IP間的回歸方程ρc=2.606 5IP-8.026 5在理論上應(yīng)該可以應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中求解黏粒含量，但最終能否實(shí)際應(yīng)用到工程中，需要用實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)并分析誤差是否滿足要求。

表3 黏粒含量實(shí)測值與計(jì)算值誤差分析

根據(jù)以上分析可知，利用回歸方程計(jì)算的黏粒含量與常規(guī)密度計(jì)法實(shí)測值總體上誤差不大，相對(duì)誤差平均值只有2.93%；相對(duì)誤差小于5%的樣本占總樣本數(shù)的43.21%，相對(duì)誤差小于10%的樣本占總樣本數(shù)的72.29%，相對(duì)誤差小于20%的樣本占總樣本數(shù)的94.44%。

因此，利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件總結(jié)出的黏粒含量ρc與塑性指數(shù)IP間的回歸方程應(yīng)用到北京南部地區(qū)附近場地的實(shí)際項(xiàng)目中產(chǎn)生的誤差基本可以滿足工程項(xiàng)目的要求。

4 結(jié)語

通過黏粒含量ρc與塑性指數(shù)IP的回歸分析以及在工程的應(yīng)用，得到如下結(jié)論：

1)北京南部地區(qū)粉土的含水率w、塑限wP、液性指數(shù)IL與黏粒含量ρc的相關(guān)性為低度相關(guān)；液限wL與黏粒含量ρc的相關(guān)性為中度相關(guān)；塑性指數(shù)IP與黏粒含量ρc的相關(guān)性為高度相關(guān)。

2)塑性指數(shù)IP越大，黏粒含量ρc越高。反之，塑性指數(shù)IP越小，黏粒含量ρc越低。

3)利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件總結(jié)出的黏粒含量ρc與塑性指數(shù)IP間的回歸方程ρc=2.606 5IP-8.026 5應(yīng)用到北京南部附近地區(qū)的實(shí)際項(xiàng)目中產(chǎn)生的誤差基本可以滿足工程項(xiàng)目的要求，該回歸方程應(yīng)用到其他區(qū)域的誤差能否滿足工程要求還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。

[1] 何停印,閆芙蓉.粘粒含量與土的物理力學(xué)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2004(4)：37-41.

[2] 吳秀勤,徐敏妤.影響粘粒含量測定準(zhǔn)確度的因素[J].西部探礦工程，2004(4):9-10.

[3] 史文立.SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析從入門到精通[M].北京:清華大學(xué)出版社，2012：144-202.

Correlation analysis and application of clay particle content and plasticity index

Lu Yabing Xiao Wendong

(AVICInstituteofGeotechnicalEngineeringCo.,Ltd,Beijing100098,China)

Using SPSS statistical analysis software that works with clay particle content and other indexes of physical properties of the silt which distributes in the southern area of Beijing. Furthermore, the regression equation between clay particle content and plasticity index is simulated. In addition, the error analysis between the measured value of clay particle content in the vicinity of the site and the data calculated by the regression equation is done to validate the practicability of the regression equation in the southern area of Beijing.

clay particle content， plasticity index， regression equation, error

1009-6825(2016)10-0078-02

2016-01-23

陸亞兵(1983- )，男，碩士，工程師； 肖文棟(1987- )，男，助理工程師

TU446

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