葛 飛

廣東省環(huán)境地質(zhì)勘查院 廣東 廣州 510000

正文：

引言

不同類型的工程對(duì)巖土物理力學(xué)側(cè)重也存在著的差異。如普通的民用建筑、工業(yè)建筑更加側(cè)重于巖土體抗剪力、抗變形指標(biāo)；基坑工程、邊坡工程更加側(cè)重于巖石土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。各類指標(biāo)可以通過不同力學(xué)試驗(yàn)得出最終數(shù)據(jù)，雖然這些力學(xué)試驗(yàn)相互獨(dú)立性，但是所得出的物理力學(xué)指標(biāo)之間有著很大的聯(lián)系。在應(yīng)用其中一項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)時(shí)，還需要充分考慮其他指標(biāo)是否能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，否則可能造成工程的不適應(yīng)性，甚至出現(xiàn)安全事故問題。

1、數(shù)理統(tǒng)計(jì)目的與方法

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)展開數(shù)理統(tǒng)計(jì)的最終目的是為了獲得更具代表性、可靠性的巖土參數(shù)值，并為后續(xù)設(shè)計(jì)工作提供相應(yīng)的依據(jù)。

在過去，工程設(shè)計(jì)所提供的巖土參數(shù)資料都是經(jīng)驗(yàn)值或范圍值，缺乏概率層面的意義。如果勘察技術(shù)落后、缺乏巖土參數(shù)、巖土參數(shù)過于單一，則難以展開數(shù)理統(tǒng)計(jì)，此時(shí)就要融入經(jīng)驗(yàn)法。隨著勘察手段愈加豐富，地質(zhì)參數(shù)內(nèi)容也逐漸朝向數(shù)據(jù)化方向發(fā)展，而同城設(shè)計(jì)以及所測參數(shù)都要展開統(tǒng)計(jì)才能夠做出各項(xiàng)信息對(duì)比，為勘測設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的信息數(shù)據(jù)。從另一個(gè)角度分析，雖然數(shù)據(jù)處理技術(shù)更加科學(xué)、合理，但是地質(zhì)條件是動(dòng)態(tài)變化的形式，所以在實(shí)際工作當(dāng)中，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中還需要結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)巖土層的平均數(shù)值、范圍值、標(biāo)準(zhǔn)值、變異系數(shù)、工程條件綜合性評(píng)定巖土性能以及具體參數(shù)。

2、統(tǒng)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

2.1 統(tǒng)計(jì)單元?jiǎng)澐?/h3>

（1）根據(jù)勘察現(xiàn)場、地質(zhì)單元，結(jié)合不同的巖土類型、形態(tài)等進(jìn)行分層劃分，也就是每個(gè)層作為一個(gè)單獨(dú)的統(tǒng)計(jì)單元。

（2）逐次檢查每個(gè)統(tǒng)計(jì)單元具體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)了異常值需要檢查或取舍。異常值主要包括：同層不同土性數(shù)據(jù)；同土性，數(shù)據(jù)異常；與經(jīng)驗(yàn)值明顯出現(xiàn)差異的試驗(yàn)值。此外，針對(duì)持力層等重要層，其互層、夾層的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算。

（3）針對(duì)不同的統(tǒng)計(jì)單元，每層單元巖土物理性能指標(biāo)大體上相近，如果出現(xiàn)了離散性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)信息，可能是因?yàn)橥临|(zhì)分布不均、測量誤差、隨機(jī)因素造成的結(jié)果。在野外鑒別當(dāng)中可以劃分為雙層土，并且所得指標(biāo)也更加接近，采用差異顯著的檢驗(yàn)方法，如果最終的平均數(shù)值之間并未出現(xiàn)明顯差異性，才能夠?qū)蓪雍喜橐粚咏y(tǒng)計(jì)單元。

2.2 統(tǒng)計(jì)圖表編制

（1）先將同一單元的試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表編制出來；

（2）在實(shí)際編制當(dāng)中，如果數(shù)據(jù)指標(biāo)較多，可以采用分段、分區(qū)統(tǒng)計(jì)方法，也就是把最終的試驗(yàn)指標(biāo)變化范圍進(jìn)行段區(qū)劃分，編制區(qū)段頻數(shù)統(tǒng)計(jì)表格，如果工程有需要，還要配合上頻數(shù)分布圖、頻率分布圖等可視化信息。

3、統(tǒng)計(jì)計(jì)算

3.1 計(jì)算范圍取值

確定范圍值可以采用兩種方法：（1）采用表格當(dāng)中的Xmax、Xmin作為大小范圍值；（2）從統(tǒng)計(jì)單元指標(biāo)當(dāng)中將最大值、最小值（Xmax、Xmin）減少10%之后，得出Xmax-、Xmin-作為范圍值。并計(jì)算出平均值Xm和標(biāo)準(zhǔn)差Or。

3.2 剔除粗差

剔除粗差需要結(jié)合下列公式：

其中，g有多種判定形式，結(jié)合不同系數(shù)得出最終的判定方法。大體上來說，可以將剔除粗差數(shù)據(jù)劃分為：三倍標(biāo)準(zhǔn)差方法、格拉布斯法、肖維耐法。其中，三倍標(biāo)準(zhǔn)差法的使用過程中，g=3；采用其他兩種方法，需要結(jié)合實(shí)際肖維耐法、格拉布法斯法實(shí)際g值范圍進(jìn)行確定。在將粗差數(shù)值剔除之后，要對(duì)X、Or、d重新展開計(jì)算，并按照原有的原則與方案進(jìn)行粗差剔除，反復(fù)如此，一直到?jīng)]有異常數(shù)據(jù)為止。

3.3 計(jì)算變異系數(shù)

巖土參數(shù)中的變異系數(shù)Or公式如下：

G=Or/y

3.4 巖土參數(shù)在深度方向上的變異

在此參數(shù)測定當(dāng)中，需要沿著深度變化繪制主要參數(shù)圖件，結(jié)合實(shí)際變化的特性對(duì)特點(diǎn)劃分，可以分為相關(guān)型、非相關(guān)型，并重點(diǎn)分析參數(shù)在水平方向上出現(xiàn)的變化規(guī)律。結(jié)合相關(guān)型參數(shù)、巖土參數(shù)、深度經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，需要明確剩余標(biāo)準(zhǔn)差，采用剩余標(biāo)準(zhǔn)差得出變異參數(shù)。

3.5 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值

標(biāo)準(zhǔn)值f可以按照以下公式計(jì)算：

F=YX

公式中，X為巖土參數(shù)均值、Y為統(tǒng)一修正系數(shù)

以上公式可以提高數(shù)理統(tǒng)計(jì)應(yīng)用效率，之后按照風(fēng)險(xiǎn)率a=0.05條件下，把相關(guān)數(shù)據(jù)簡化成為樣本容量，通過n的形式展示函數(shù)關(guān)系。統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)Y，可以結(jié)合巖土工程實(shí)際特點(diǎn)、各層重要性、參數(shù)變異系數(shù)、統(tǒng)計(jì)頻率、相關(guān)經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。針對(duì)重要性不同或是特殊工程勘探，則可能造成的風(fēng)險(xiǎn)率a不同，因此統(tǒng)計(jì)修正也存在著差異。此時(shí)，根據(jù)工程地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定風(fēng)險(xiǎn)概率a、自由度（n-1）。

3.6 注意事項(xiàng)

例如某工程把室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按照不同方法進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)。在實(shí)際統(tǒng)計(jì)當(dāng)中，標(biāo)準(zhǔn)差Or、變異系數(shù)G不同，二者降低順序與數(shù)理統(tǒng)計(jì)表順序大致相同。結(jié)合不同統(tǒng)計(jì)方法，Or、G取小值是較為理想的統(tǒng)計(jì)方法。為了能夠保障數(shù)理統(tǒng)計(jì)系數(shù)的精度，除了采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行自動(dòng)分析，還需要人為因素參與到工程當(dāng)中，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行取舍，并采取多種計(jì)算方法，確保最終數(shù)據(jù)的科學(xué)性與合理性。

在建立統(tǒng)計(jì)單元之后，需要對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行認(rèn)真審查，將不同于同層土性以及異常值剔除，在本組數(shù)可能的條件下，盡可能采用上下扣除10%范圍的方式展開統(tǒng)一計(jì)算。通常情況下，該方法可可以保證統(tǒng)計(jì)精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，之后再配合上剔除粗差的方法，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)精度，實(shí)現(xiàn)最終的數(shù)理統(tǒng)計(jì)目標(biāo)。

在實(shí)際統(tǒng)計(jì)當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，采用計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值方法，如果樣本數(shù)量低于5個(gè)（較少）或G＞0.8（此時(shí)f可能≥Xmax或Xmin值）時(shí)，要采用大小平均值或其他的方法展開計(jì)算。

結(jié)束語

綜上所述，在巖土勘察當(dāng)中分層試驗(yàn)物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)當(dāng)中，必須要采用相對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法以及技術(shù)。作為一項(xiàng)十分重要的工作，分層試驗(yàn)指標(biāo)需要采取多樣方法降低標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)，這樣才能夠保障計(jì)算精度，獲取更加可靠的巖土參數(shù)，保證整個(gè)數(shù)理統(tǒng)計(jì)滿足工程實(shí)際要求，獲得更加可靠的巖土參數(shù)值。堅(jiān)決不能將不同土性數(shù)據(jù)放到一起計(jì)算，最終所得的參數(shù)也會(huì)模糊不清，最終會(huì)影響勘探工作質(zhì)量。