亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于不同統(tǒng)計(jì)方法的結(jié)構(gòu)面粗糙度尺寸效應(yīng)研究

        2021-05-13 07:59:46閆石磊洪陳杰
        關(guān)鍵詞:樣本量粗糙度均值

        黃 曼 閆石磊 洪陳杰 劉 丹 楊 飛

        (1.紹興文理學(xué)院 土木工程學(xué)院,浙江 紹興 312000;2.浙江省巖石力學(xué)與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 紹興 312000)

        0 引言

        巖體結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)具有尺寸效應(yīng)特征,造成這一特征的主要影響因素是結(jié)構(gòu)面的表面幾何形貌信息[1-6].合理地選取不同尺寸結(jié)構(gòu)面的表面形貌是研究粗糙度尺寸效應(yīng)的前提.由于不同尺寸樣本的樣本量各不相同,如何對(duì)不同尺寸結(jié)構(gòu)面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)使其樣本具有代表性十分重要.

        對(duì)于結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)的研究,國內(nèi)外學(xué)者[7-12]選取不同的粗糙度參數(shù)(JRC、Z2、RP、SRv)對(duì)結(jié)構(gòu)面的表面形貌進(jìn)行描述.杜時(shí)貴等[13-14]提出JRC尺寸效應(yīng)分形模型,并通過抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)JRC隨巖石結(jié)構(gòu)面樣本尺寸的增大而減小.Fardin等[15-16]使用3D分形參數(shù)表征結(jié)構(gòu)面粗糙度,通過研究發(fā)現(xiàn)分形參數(shù)呈負(fù)尺寸效應(yīng).Tatone等[17-18]提出了一種新的粗糙參數(shù)θ*max/(C+1)對(duì)結(jié)構(gòu)面三維表面形貌進(jìn)行評(píng)估,并對(duì)不同樣本尺寸的結(jié)構(gòu)面粗糙度進(jìn)行測(cè)量,得出粗糙度呈正尺寸效應(yīng)規(guī)律的結(jié)論.葛云鋒等[19]采用粗糙度參數(shù)θ*max/(C+1)對(duì)19種不同樣本尺寸的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行粗糙度測(cè)量,同樣得出粗糙度隨樣本尺寸增大而增大的正尺寸效應(yīng)規(guī)律.研究表明結(jié)構(gòu)面粗糙度參數(shù)的選取對(duì)尺寸效應(yīng)具有重要影響.

        若對(duì)結(jié)構(gòu)面粗糙度尺寸效應(yīng)進(jìn)行研究,則需對(duì)不同尺寸的結(jié)構(gòu)面樣本進(jìn)行合理地統(tǒng)計(jì),但上述的尺寸效應(yīng)研究中均未系統(tǒng)地介紹不同尺寸樣本的統(tǒng)計(jì)方法.雖然不少學(xué)者如Bahaaddini[20]和Bandis等[21]采用等切分方法統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)面樣本,該方法可以提高小尺寸樣本的樣本量,但無法保證樣本尺寸的連續(xù)性.Du等[22]采用逐漸擴(kuò)大法對(duì)樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì),該方法可以保證樣本尺寸的連續(xù)性,但此方法為單樣本統(tǒng)計(jì)方法,且小尺寸樣本的選取具有隨機(jī)性,可能會(huì)產(chǎn)生不同的尺寸效應(yīng)結(jié)果.黃曼等[23]提出了系列尺度結(jié)構(gòu)面試樣的三維形貌統(tǒng)計(jì)方法,但并未對(duì)結(jié)構(gòu)面的尺寸效應(yīng)做進(jìn)一步的研究.上述學(xué)者對(duì)不同方法的樣本統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行了分析,但均未對(duì)采用不同的樣本統(tǒng)計(jì)方法是否對(duì)結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)規(guī)律有影響進(jìn)行深入探討.

        基于此,本文通過三種統(tǒng)計(jì)方法對(duì)系列尺度結(jié)構(gòu)面樣本的粗糙度參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并以1000 mm×1000 mm的大尺度天然結(jié)構(gòu)面為樣本,深入探討了系列尺度結(jié)構(gòu)面粗糙度的尺寸效應(yīng)規(guī)律,為研究結(jié)構(gòu)面粗糙度尺寸效應(yīng)規(guī)律提供了參考.

        1 不同統(tǒng)計(jì)方法及粗糙度計(jì)算公式

        1.1 系列尺度結(jié)構(gòu)面試樣的統(tǒng)計(jì)要求及特點(diǎn)

        巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度具有各質(zhì)異性、各向異性、非均一性和尺寸效應(yīng)等特征,其中巖體結(jié)構(gòu)面的各質(zhì)異性、各向異性、非均一性會(huì)隨著巖壁成分、測(cè)量方向、位置等不同因素發(fā)生變化,如表1所示.

        表1 結(jié)構(gòu)面特性統(tǒng)計(jì)表

        尺寸效應(yīng)是指巖體的力學(xué)參數(shù)隨試樣的尺寸變化而改變的性質(zhì).在研究結(jié)構(gòu)面的尺寸效應(yīng)時(shí),首先要選取不同尺寸的試樣,但如何對(duì)不同尺寸結(jié)構(gòu)面樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)是正確研究結(jié)構(gòu)面表面粗糙度尺寸效應(yīng)規(guī)律的要求和關(guān)鍵.

        1.2 不同尺寸結(jié)構(gòu)面形貌統(tǒng)計(jì)方法

        1.2.1 中心擴(kuò)大法

        中心擴(kuò)大法是指從結(jié)構(gòu)面的中心部分對(duì)小尺寸樣本進(jìn)行有規(guī)律地?cái)U(kuò)大,逐漸得到大尺寸樣本的樣本統(tǒng)計(jì)方法[24](圖1).用該方法統(tǒng)計(jì)樣本可以使大樣本包含小樣本且能保證樣本尺寸的連續(xù)性,這種方法在巖石結(jié)構(gòu)面的尺寸效應(yīng)研究中得到廣泛的應(yīng)用.但這種方法為單樣本統(tǒng)計(jì)方法,即每種尺寸結(jié)構(gòu)面樣本的樣本量較為單一,不能明確樣本的選取是否具有代表性.

        圖1 結(jié)構(gòu)面形貌統(tǒng)計(jì)中心擴(kuò)大法示意圖

        1.2.2 均勻切分法

        在研究巖體結(jié)構(gòu)面的尺寸效應(yīng)時(shí),比較常用的結(jié)構(gòu)面樣本統(tǒng)計(jì)方法是均勻網(wǎng)格切分法,圖2為結(jié)構(gòu)面均勻切分法示意圖[25].從圖中可以看出:采用均勻切分法對(duì)大尺寸原巖結(jié)構(gòu)面進(jìn)行切分時(shí),所獲得的結(jié)構(gòu)面樣本數(shù)量隨樣本尺寸的增大而急劇減少(表2).大尺寸的結(jié)構(gòu)面樣本不能被均勻切分,只有單個(gè)樣本且會(huì)造成原巖結(jié)構(gòu)面部分表面形貌信息缺失,無法全覆蓋,如圖2(b)所示.由此可見,基于均勻法統(tǒng)計(jì)較大尺寸的結(jié)構(gòu)面試樣來對(duì)巖體的尺寸效應(yīng)進(jìn)行研究將不具有代表性.

        (a)二維示意圖

        (b)三維示意圖

        表2 樣本尺寸與樣本量關(guān)系統(tǒng)計(jì)

        1.2.3 漸進(jìn)覆蓋法

        為了使統(tǒng)計(jì)的不同尺寸結(jié)構(gòu)面樣本具有代表性,且能夠全覆蓋原巖結(jié)構(gòu)面的表面形貌,黃曼等[23]提出了一種新型的結(jié)構(gòu)面樣本統(tǒng)計(jì)方法—漸進(jìn)覆蓋法,即在確定結(jié)構(gòu)面樣本尺寸的基礎(chǔ)上,通過改變推進(jìn)間距,沿原巖結(jié)構(gòu)面的x方向和y方向逐步推進(jìn)從而獲得各個(gè)尺寸結(jié)構(gòu)面樣本的全覆蓋統(tǒng)計(jì)方法,如圖3所示.漸進(jìn)覆蓋法對(duì)比均勻切分法最主要的優(yōu)勢(shì)為:一是可以通過改變推進(jìn)間距顯著增加樣本容量,提高樣本的整體精度;二是可以對(duì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行全覆蓋,彌補(bǔ)了均勻法統(tǒng)計(jì)面積缺失的不足.

        圖3 結(jié)構(gòu)面形貌統(tǒng)計(jì)漸進(jìn)覆蓋法示意圖[23]

        本文采用100 mm的推進(jìn)間距來獲取不同尺寸的結(jié)構(gòu)面樣本,保證不同尺寸的樣本能夠全覆蓋所有區(qū)域,所獲得的樣本量如表3.用漸進(jìn)覆蓋法進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)獲得的樣本數(shù)量N滿足如下公式:

        (1)

        式中:N取整值,L為原巖結(jié)構(gòu)面尺寸長(zhǎng)度,li為統(tǒng)計(jì)樣本的結(jié)構(gòu)面尺寸長(zhǎng)度,(i為對(duì)應(yīng)編碼),Δd為推進(jìn)間距.

        表3 不同樣本尺寸的樣本量統(tǒng)計(jì)

        1.3 結(jié)構(gòu)面表面起伏形貌粗糙度參數(shù)選取

        (2)

        2 不同統(tǒng)計(jì)方法的結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析

        2.1 不同巖性結(jié)構(gòu)面表面形貌數(shù)據(jù)獲取

        (a)凝灰?guī)r

        (b)砂巖

        (c)石灰?guī)r

        圖4野外出露結(jié)構(gòu)面

        圖5 結(jié)構(gòu)面A1三維形貌

        表4 中心擴(kuò)大法不同尺寸結(jié)構(gòu)面樣本粗糙度的統(tǒng)計(jì)均值

        表5 均勻切分法不同尺寸結(jié)構(gòu)面樣本粗糙度的統(tǒng)計(jì)均值

        表6 漸進(jìn)覆蓋法不同尺寸結(jié)構(gòu)面樣本粗糙度的統(tǒng)計(jì)均值

        2.2 基于中心擴(kuò)大法統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析

        圖6 中心擴(kuò)大法結(jié)構(gòu)面粗糙度隨樣本尺寸的變化規(guī)律

        2.3 基于均勻切分法統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析

        為更好地體現(xiàn)均勻切分法下結(jié)構(gòu)面粗糙度參數(shù)在不同樣本尺寸下的變化幅度,現(xiàn)將9組巖樣結(jié)構(gòu)面粗糙度參數(shù)的樣本量、最大值、最小值和平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì),由于每種巖石類型結(jié)構(gòu)面的變化規(guī)律近似一致,故三種巖石類型結(jié)構(gòu)面各選取其中一組巖樣并繪制雙線圖對(duì)其進(jìn)行分析如圖7所示.圖7很好地反映了當(dāng)采用均勻切分法進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)時(shí),樣本量會(huì)隨著樣本尺寸的增大急劇減小,當(dāng)樣本尺寸大于600 mm×600 mm時(shí),只存在單個(gè)樣本.同時(shí)可以看到參數(shù)最大值隨樣本尺寸的增大逐漸減小,最大值呈現(xiàn)負(fù)尺寸效應(yīng),最小值則相反,呈現(xiàn)正尺寸效應(yīng),其最大最小值曲線的起伏程度較大,而均值曲線則相對(duì)平穩(wěn).

        2.4 基于漸進(jìn)覆蓋法統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析

        當(dāng)采用漸進(jìn)覆蓋法進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)時(shí),可明顯看出漸進(jìn)覆蓋法與其他兩種統(tǒng)計(jì)方法的區(qū)別和優(yōu)勢(shì).數(shù)據(jù)顯示每種巖樣的變化規(guī)律相近一致,故在每種巖石類型結(jié)構(gòu)面里面挑選一組巖樣進(jìn)行分析.圖8為漸進(jìn)覆蓋法下系列尺寸結(jié)構(gòu)面樣本的雙線圖,從圖中可以看到: 結(jié)構(gòu)面粗糙度參數(shù)的最大值隨樣本尺寸的增大而呈現(xiàn)減小的趨勢(shì),平均值曲線較平穩(wěn),最小值隨樣本尺寸的增大逐漸增大.相較于中心擴(kuò)大法和均勻切分法,從圖中可明顯看出在同一樣本尺寸下,采用漸進(jìn)覆蓋法統(tǒng)計(jì)樣本時(shí)小尺寸樣本的樣本量明顯增多,且不存在大尺寸樣本的樣本量單一的情況,樣本的分布更加均勻.這是因?yàn)椴捎脻u進(jìn)覆蓋法統(tǒng)計(jì)樣本時(shí),相鄰兩個(gè)樣本存在重疊區(qū)域,可以有效提高不同尺寸樣本的樣本量,樣本的分布也更能夠體現(xiàn)出樣本的離散程度.

        (1)A1

        (2)B1

        (3)C1

        (1)A1

        (2)B1

        (3)C1

        3 討論與分析

        3.1 不同統(tǒng)計(jì)方法尺寸效應(yīng)規(guī)律對(duì)比分析

        盡管每組結(jié)構(gòu)面表面起伏程度不同,但其曲線波動(dòng)大致相似,且受篇幅所限,在每種巖石類型的天然結(jié)構(gòu)面中選擇其中一組具有代表性的巖樣來進(jìn)行不同統(tǒng)計(jì)方法下尺寸效應(yīng)的對(duì)比分析,如圖9所示.圖9反映了基于不同統(tǒng)計(jì)方法下的系列尺寸結(jié)構(gòu)面粗糙度隨樣本尺寸的變化規(guī)律,從圖中可以明顯看出:采用中心擴(kuò)大法統(tǒng)計(jì)樣本時(shí),小尺寸樣本曲線的起伏程度大,隨著樣本尺寸的增大,粗糙度參數(shù)的波動(dòng)范圍逐漸減?。徊扇【鶆蚯蟹址ㄟM(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)時(shí),結(jié)構(gòu)面樣本的粗糙度參數(shù)值隨著樣本尺寸的增大而增大,且曲線的起伏波動(dòng)較大.采取漸進(jìn)覆蓋法進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)時(shí),三種巖石類型系列尺寸樣本結(jié)構(gòu)面的粗糙度參數(shù)值隨著樣本尺寸的增大而增大并最終呈現(xiàn)穩(wěn)定的趨勢(shì),且數(shù)據(jù)起伏不大,相對(duì)穩(wěn)定.表明相較于均勻切分法和中心擴(kuò)大法,采用漸進(jìn)覆蓋法能夠保證系列尺寸結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性,可以更好地分析結(jié)構(gòu)面的尺寸效應(yīng)規(guī)律.

        3.2 基于離散程度與均值的對(duì)比分析

        3.2.1 離散程度對(duì)比分析

        為進(jìn)一步評(píng)價(jià)系列尺寸結(jié)構(gòu)面粗糙度參數(shù)的分布規(guī)律,結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,選取極差R和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ對(duì)系列尺寸的參數(shù)離散性進(jìn)行評(píng)價(jià),表達(dá)式如下:

        R=Mmax-Mmin

        (3)

        式中:Mmax為粗糙度參數(shù)最大值,Mmin為粗糙度參數(shù)最小值.以此來表示粗糙度參數(shù)的變化范圍.

        (4)

        (1)A1

        (2)B1

        (3)C1

        為了更好地分析基于漸進(jìn)覆蓋法進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)時(shí),不同巖石類型結(jié)構(gòu)面系列尺寸樣本粗糙度的變化范圍和離散程度,對(duì)9組原巖結(jié)構(gòu)面不同樣本尺寸下的極差R(圖10)和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖11).從圖10中可以明顯發(fā)現(xiàn):極差R隨著樣本尺寸的增大而減小,小尺寸的樣本結(jié)構(gòu)面粗糙度參數(shù)的變化范圍較大,但隨著樣本尺寸的增大,變化范圍明顯減小,體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)面表面形貌具有明顯的尺寸效應(yīng).圖11反映了系列尺寸樣本結(jié)構(gòu)面粗糙度參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的變化規(guī)律,從圖中可以看出:9組巖樣的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ均隨著樣本尺寸的增大呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì),說明樣本數(shù)據(jù)的離散程度與樣本尺寸成反比,小尺寸結(jié)構(gòu)面參數(shù)離散性大,而大尺寸結(jié)構(gòu)面參數(shù)離散性小.產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是:對(duì)同一組巖樣結(jié)構(gòu)面進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)時(shí),小尺寸樣本結(jié)構(gòu)面的樣本量較大,且大尺寸樣本結(jié)構(gòu)面包含小尺寸樣本結(jié)構(gòu)面,故隨著樣本尺寸的增大,其結(jié)構(gòu)面粗糙度參數(shù)的離散性逐漸減小.

        圖10 極差R隨樣本尺寸的變化規(guī)律

        圖11 標(biāo)準(zhǔn)偏差σ隨樣本尺寸的變化規(guī)律

        3.2.2 均值對(duì)比分析

        (5)

        (6)

        從圖12中可以看出:除個(gè)別曲線外,大部分巖樣的均值波動(dòng)δj值隨著樣本尺寸的增大而呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),但總體的均值波動(dòng)δj值均小于10%,這是因?yàn)榫鶆蚯蟹址ǖ拇蟪叽鐦颖镜慕Y(jié)構(gòu)面覆蓋面積統(tǒng)計(jì)缺失.中心擴(kuò)大法與漸進(jìn)覆蓋法的δz值起伏程度較大,但隨著樣本尺寸的增大δz值的波動(dòng)起伏程度逐漸減小,原因是小尺寸樣本的樣本量單一,樣本取值沒有代表性,但隨著尺寸的增加,樣本取值區(qū)域逐漸擴(kuò)大,因?yàn)闃颖境叽缧∏覙颖玖繂我欢鴮?duì)粗糙度參數(shù)的影響逐漸減弱,故此得到的均值曲線波動(dòng)先大后小.

        (A)

        (B)

        (C)

        3.3 粗糙度參數(shù)尺寸效應(yīng)特性分析

        圖13 尺寸效應(yīng)對(duì)比圖

        4 結(jié)論

        (1)采用均勻切分法進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)時(shí),大尺寸結(jié)構(gòu)面樣本的樣本量單一,無法深入分析樣本的離散程度.采取中心擴(kuò)大法統(tǒng)計(jì)樣本時(shí),樣本量單一,小尺寸樣本的取值沒有代表性.而采用漸進(jìn)覆蓋法統(tǒng)計(jì)樣本時(shí)可明顯提高樣本容量,可以看出小尺寸樣本值表現(xiàn)出離散性大的趨勢(shì),大尺寸樣本值表現(xiàn)出離散性小的趨勢(shì),更能體現(xiàn)出樣本的離散程度.

        (3)中心擴(kuò)大法的參數(shù)曲線在小尺寸樣本下波動(dòng)明顯,均勻切分法的樣本粗糙度均值在小尺寸樣本下相對(duì)較平穩(wěn),在大尺寸樣本下略有起伏,而漸進(jìn)法覆蓋法下的樣本粗糙度均值曲線則相對(duì)平穩(wěn),表明漸進(jìn)覆蓋法可降低樣本粗糙程度較大區(qū)域?qū)颖菊w的影響,使樣本更具備代表性.

        猜你喜歡
        樣本量粗糙度均值
        醫(yī)學(xué)研究中樣本量的選擇
        基于無人機(jī)影像的巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度獲取
        甘肅科技(2020年20期)2020-04-13 00:30:18
        冷沖模磨削表面粗糙度的加工試驗(yàn)與應(yīng)用
        模具制造(2019年4期)2019-06-24 03:36:48
        航空裝備測(cè)試性試驗(yàn)樣本量確定方法
        Sample Size Calculations for Comparing Groups with Binary Outcomes
        基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的面齒輪齒面粗糙度研究
        鋼材銹蝕率與表面三維粗糙度參數(shù)的關(guān)系
        均值不等式失效時(shí)的解決方法
        均值與方差在生活中的應(yīng)用
        關(guān)于均值有界變差函數(shù)的重要不等式
        久久精品国产色蜜蜜麻豆| 美利坚合众国亚洲视频| 国产日韩精品中文字幕| 亚洲一区二区三区无码久久| 亚洲男同志gay 片可播放| 亚洲无码观看a| 蜜桃高清视频在线看免费1| 免费大片黄国产在线观看| 国产精品jizz在线观看老狼| 2020国产精品久久久久| 青青草在线免费观看视频| 国产极品女主播国产区| 无码少妇一区二区三区芒果| 欧美mv日韩mv国产网站 | 精品一区二区三区亚洲综合| 无码a级毛片免费视频内谢| 亚洲精品毛片一区二区三区| 最新手机国产在线小视频| 国产内射一级一片高清内射视频| 日产精品久久久一区二区| 亚洲欧美国产日韩天堂在线视| 亚洲精品国产精品av| 久久人妻一区二区三区免费| 欧美寡妇xxxx黑人猛交| 亚洲国产欧美日韩一区二区| 亚洲中文字幕乱码在线视频| 色综合天天综合欧美综合| 337人体做爰大胆视频| 韩日无码不卡| 韩国日本一区二区在线| 丰满多毛的大隂户毛茸茸| 97色在线视频| 91久久国产精品综合| 后入内射国产一区二区| 日韩人妻无码一区二区三区久久99| av无码特黄一级| 一本一道久久综合久久| 麻豆果冻传媒在线观看| 国产老妇伦国产熟女老妇高清| 91亚洲免费在线观看视频| 777米奇色狠狠俺去啦|