李娜

摘 要：土工實驗是進行土木工程的重要前提條件，其能夠為施工建設提供可靠的數(shù)據(jù)支持，能夠有效防止工程建設中可能存在的潛在危險事故。

關(guān)鍵詞：土工實驗：數(shù)據(jù)分析；方法

為了提升巖土工程設計及其施工的合理性，必須要加強對實驗數(shù)據(jù)分析保障，然而影響土工實驗數(shù)據(jù)可靠性的因素主要取決于土樣本身和實驗兩個方面，實驗過程中，由于土體本身具有復雜性，土質(zhì)之間存在不同的物理學性質(zhì)以及含水量等，原狀土在采樣、運輸以及存儲和制備樣品過程中，其擾動程度的因素，影響到土工實驗數(shù)據(jù)可靠性，出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差現(xiàn)象；另外實驗因素的影響：可能由于測量存在系統(tǒng)誤差，受到測量儀器本身或者是方法不同的影響，造成數(shù)據(jù)偏差問題，還有可能存在隨機誤差以及過失誤差，這些都會影響實驗數(shù)據(jù)的可靠性。

一、造成土性參數(shù)實驗結(jié)果誤差性的原因

多年實踐工作經(jīng)驗，歸納并總結(jié)到造成土性參數(shù)實驗結(jié)果誤差性的原因，具體表現(xiàn)在兩個方面：一方面：由于土體性質(zhì)造成的。根據(jù)物理力學和力學性質(zhì)研究，從宏觀上土體被視為土層，但是由于土體本身具有不均性，再加上受到外界環(huán)境的影響，雨水沖擊、地下水位以及氣候變化等影響時，使得土體性質(zhì)的不均性更加明顯。另一方面：由于取樣儀器的型號不同，工作人員在實驗數(shù)據(jù)測量過程中，采用不同的取樣技術(shù)，不同的實驗設備以及不同的實驗方法等等，這些都會造成土工參數(shù)出現(xiàn)離散性。通常這些因素難以避免，因此在土工實驗數(shù)據(jù)分析中，必須要對土性參數(shù)做具體的規(guī)定，實驗測量得到的數(shù)據(jù)作為隨機變量進行誤差處理，并且采用概率理論、數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法以及相關(guān)的誤差理論等，在了解了土性的分布狀況以及具體參數(shù)之后，對其實施有針對性的實驗，以便提高數(shù)據(jù)的可靠性和精確性。

二、土工試驗數(shù)據(jù)所涉及內(nèi)容

1.土的比重實驗。土工試驗過程中，土的比重實驗是非常重要的。一般來說，地域相同或者相近，那么土的比重也將會比較相近。但是，因為在實際操作中，其整個的操作流程比較復雜，所以不同的單位會采用本地所出具的或者考察的相關(guān)數(shù)據(jù)直接進行比重實驗，這樣容易導致實驗數(shù)據(jù)的誤差存在。

2.土的密度實驗。通過土的密度實驗可以詳細的了解土的組成，可以了解其組成成分的性質(zhì)，能夠為之后的施工提供更多的參考。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。在進行實驗的過程中，要注意盡量避免對取樣即時進行實驗，最好能夠等待土樣達到日常狀態(tài)之后再進行試驗，這樣可以讓土密度實驗的結(jié)果更加準確。

3.土的含水量實驗。土的含水量實驗可以說是土工實驗中的核心內(nèi)容，其實驗的情況將會影響到工程地基建設，還會影響到后續(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。實驗人員在進行取樣的過程中，要保證其樣品的均勻性，或者具有代表性，否則進行試驗所獲得的數(shù)據(jù)就沒有任何指導意義，其數(shù)據(jù)在實踐應用中的效率和質(zhì)量也將會呈現(xiàn)大幅度的下降。

三、分析總體實驗數(shù)據(jù)的檢查，異常分析及其處理

根據(jù)土體樣本的物力性質(zhì)及其力學性質(zhì)最終得到土工實驗數(shù)據(jù)的測量結(jié)果，整個實驗過程中，由于數(shù)據(jù)存在一定的誤差性，因此，必須要根據(jù)測量經(jīng)驗以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計原則，提高數(shù)據(jù)測量的精確性，具體從兩個方面分析：一方面，根據(jù)土的物理力學特性來判斷數(shù)據(jù)的不合理性。當土體實驗數(shù)據(jù)中存在明顯不符合土的物理力學性質(zhì)范圍的點，可以直接對其舍棄，但是當實驗中，大部分數(shù)據(jù)在某個值域范圍波動時，可以根據(jù)一點或者是幾點值域之間的差異性，對異常點做剔除處理。另一方面，根據(jù)某一置信水平確定實驗數(shù)據(jù)的異常點。當實驗測量數(shù)據(jù)比較多時，采用3σ法則，當數(shù)據(jù)出現(xiàn)在[ms-3σ，m s+3σ]之外的數(shù)據(jù)點時，其概率只有0.27%，此時就將這兩點作為實驗數(shù)據(jù)的異常點進行處理，在分析數(shù)據(jù)異常原因的基礎上，不能機械地將[ms-3σ，ms+3σ]之外的點全部剔除；另外當實驗數(shù)據(jù)的某一個土樣參數(shù)位于[ms-3σ，ms+3σ]之外時，表明數(shù)據(jù)誤差是由于實驗本身引起的，對數(shù)據(jù)予以剔除處理；當實驗數(shù)據(jù)比較少時，一般以30作為判別數(shù)據(jù)多少的中介值，采用t分布的概率值來代替正太分布的概率值，根據(jù)t分布函數(shù)，確定出對應此置信水平的實驗數(shù)據(jù)范圍。

四、分析最小樣本數(shù)問題

整個土工實驗過程中，由于樣本數(shù)量過少，造成實驗數(shù)據(jù)結(jié)果不穩(wěn)定，然而影響樣本數(shù)的因素是：工程規(guī)模、實驗現(xiàn)場勘察條件以及工程測量的精度要求，針對土工實驗數(shù)據(jù)最小樣本數(shù)問題，主要從統(tǒng)計特征方面做了詳細探究。具體實驗中，為了提高數(shù)據(jù)的可靠性和精確性，以滿足統(tǒng)計要求的最小樣本數(shù)，因此，除了收集實驗資料以外，主要利用Bayes方法具體進行。通常土的抗剪強度參數(shù)符合正態(tài)分布，因此，采用Bayes法時，需要將實驗過程中，不同時間測量的數(shù)據(jù)有機地結(jié)合起來，最終得到一個比較可靠的數(shù)據(jù)，確保實驗結(jié)果科學、有效。該方法備廣泛應用于大型工程設計指標中，其最大的優(yōu)勢是，能夠精確處理不同觀測數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)進行合并，同時根據(jù)不同實驗概率規(guī)律的信息，將其有機地結(jié)合起來，最終得出更可靠的數(shù)據(jù)分布，進而增強土的抗剪強度參數(shù)的合理性和可靠性。

五、土工實驗數(shù)據(jù)分析方法的應用

1.進行數(shù)據(jù)檢查，果斷進行取舍。在進行實驗的過程中，如果有明顯不符合物理力學性質(zhì)的值的范圍點，則可以通過觀察予以了解，實驗人員要對其進行細致觀察，一旦發(fā)現(xiàn)異常立刻予以放棄。一般判斷的標準是大部分數(shù)值為范圍內(nèi)波動，但是有一點超出正常值或者距離正常值較遠，則可以被認定為不合理。在實驗據(jù)較多的情況下可以運用3盯法則進行數(shù)據(jù)之間取舍的考量。在進行實驗過程中，存在于[ms.3 m+3]之外數(shù)值所占比例較少，因此，大于ms十3σ和小于ms一3σ之間數(shù)值作為異常處理。

2.土工實驗數(shù)據(jù)中最小樣本數(shù)問題。在土工試驗過程中，最小樣本數(shù)問題需要引起人們的重視。實驗中的樣本數(shù)要選取適當，如果樣本數(shù)過小就會影響實驗結(jié)果的準確性。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)場勘查情況等等。

3.土體性質(zhì)指標的自相關(guān)性的問題。根據(jù)以往數(shù)據(jù)實驗的關(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，不能簡單依照求相關(guān)系數(shù)的方法判斷其相關(guān)性。在進行土工實踐過程中，往往可以通過g對其獨立性進行判斷。在相關(guān)距離范圍內(nèi)，圖形指標基本相關(guān)；在此范圍外，圖形指標基本不相關(guān)。但是對于g事先未知，因此其需要根據(jù)樣本測值進行求算，一般使用遞推平均法對相關(guān)距離8進行計算，并使用間距△z對g的影響進行綜合考量。一般來說，△z/g的數(shù)值越大，其各抽樣點的土性越接近相互獨立，抽樣誤差也就越小。

土工試驗對于土工建設來說影響較大，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，需要對此方面予以重視。

參考文獻

[1]經(jīng)海龍，張利國，土工實驗數(shù)據(jù)分析方法探討2017.

[2]郝松玉，郭正銀.探討土工測試技術(shù)發(fā)展綜述.2016.