葛 飛
廣東省環(huán)境地質(zhì)勘查院 廣東 廣州 510000
正文:
不同類型的工程對巖土物理力學(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;基坑工程、邊坡工程更加側(cè)重于巖石土體抗剪強度指標。各類指標可以通過不同力學(xué)試驗得出最終數(shù)據(jù),雖然這些力學(xué)試驗相互獨立性,但是所得出的物理力學(xué)指標之間有著很大的聯(lián)系。在應(yīng)用其中一項力學(xué)指標時,還需要充分考慮其他指標是否能夠達到標準,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。
對試驗數(shù)據(jù)展開數(shù)理統(tǒng)計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)計工作提供相應(yīng)的依據(jù)。
在過去,工程設(shè)計所提供的巖土參數(shù)資料都是經(jīng)驗值或范圍值,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,此時就要融入經(jīng)驗法。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)計以及所測參數(shù)都要展開統(tǒng)計才能夠做出各項信息對比,為勘測設(shè)計提供強有力的信息數(shù)據(jù)。從另一個角度分析,雖然數(shù)據(jù)處理技術(shù)更加科學(xué)、合理,但是地質(zhì)條件是動態(tài)變化的形式,所以在實際工作當中,在數(shù)據(jù)統(tǒng)計中還需要結(jié)合工作經(jīng)驗,根據(jù)巖土層的平均數(shù)值、范圍值、標準值、變異系數(shù)、工程條件綜合性評定巖土性能以及具體參數(shù)。
(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)等進行分層劃分,也就是每個層作為一個單獨的統(tǒng)計單元。
(2)逐次檢查每個統(tǒng)計單元具體的試驗數(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)驗值明顯出現(xiàn)差異的試驗值。此外,針對持力層等重要層,其互層、夾層的實驗數(shù)據(jù)需要進行單獨計算。
(3)針對不同的統(tǒng)計單元,每層單元巖土物理性能指標大體上相近,如果出現(xiàn)了離散性較強的數(shù)據(jù)信息,可能是因為土質(zhì)分布不均、測量誤差、隨機因素造成的結(jié)果。在野外鑒別當中可以劃分為雙層土,并且所得指標也更加接近,采用差異顯著的檢驗方法,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)計單元。
(1)先將同一單元的試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表編制出來;
(2)在實際編制當中,如果數(shù)據(jù)指標較多,可以采用分段、分區(qū)統(tǒng)計方法,也就是把最終的試驗指標變化范圍進行段區(qū)劃分,編制區(qū)段頻數(shù)統(tǒng)計表格,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。
確定范圍值可以采用兩種方法:(1)采用表格當中的Xmax、Xmin作為大小范圍值;(2)從統(tǒng)計單元指標當中將最大值、最小值(Xmax、Xmin)減少10%之后,得出Xmax-、Xmin-作為范圍值。并計算出平均值Xm和標準差Or。
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:三倍標準差方法、格拉布斯法、肖維耐法。其中,三倍標準差法的使用過程中,g=3;采用其他兩種方法,需要結(jié)合實際肖維耐法、格拉布法斯法實際g值范圍進行確定。在將粗差數(shù)值剔除之后,要對X、Or、d重新展開計算,并按照原有的原則與方案進行粗差剔除,反復(fù)如此,一直到?jīng)]有異常數(shù)據(jù)為止。
巖土參數(shù)中的變異系數(shù)Or公式如下:
G=Or/y
在此參數(shù)測定當中,需要沿著深度變化繪制主要參數(shù)圖件,結(jié)合實際變化的特性對特點劃分,可以分為相關(guān)型、非相關(guān)型,并重點分析參數(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)驗關(guān)系,需要明確剩余標準差,采用剩余標準差得出變異參數(shù)。
標準值f可以按照以下公式計算:
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)計應(yīng)用效率,之后按照風險率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)計修正系數(shù)Y,可以結(jié)合巖土工程實際特點、各層重要性、參數(shù)變異系數(shù)、統(tǒng)計頻率、相關(guān)經(jīng)驗、規(guī)范標準進行。針對重要性不同或是特殊工程勘探,則可能造成的風險率a不同,因此統(tǒng)計修正也存在著差異。此時,根據(jù)工程地質(zhì)標準確定風險概率a、自由度(n-1)。
例如某工程把室內(nèi)土工實驗標準按照不同方法進行數(shù)理統(tǒng)計。在實際統(tǒng)計當中,標準差Or、變異系數(shù)G不同,二者降低順序與數(shù)理統(tǒng)計表順序大致相同。結(jié)合不同統(tǒng)計方法,Or、G取小值是較為理想的統(tǒng)計方法。為了能夠保障數(shù)理統(tǒng)計系數(shù)的精度,除了采用計算機軟件進行自動分析,還需要人為因素參與到工程當中,對各類數(shù)據(jù)進行取舍,并采取多種計算方法,確保最終數(shù)據(jù)的科學(xué)性與合理性。
在建立統(tǒng)計單元之后,需要對各個指標進行認真審查,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)一計算。通常情況下,該方法可可以保證統(tǒng)計精度達到標準,之后再配合上剔除粗差的方法,進一步提高了數(shù)據(jù)精度,實現(xiàn)最終的數(shù)理統(tǒng)計目標。
在實際統(tǒng)計當中可以發(fā)現(xiàn),采用計算標準值方法,如果樣本數(shù)量低于5個(較少)或G>0.8(此時f可能≥Xmax或Xmin值)時,要采用大小平均值或其他的方法展開計算。
綜上所述,在巖土勘察當中分層試驗物理力學(xué)指標統(tǒng)計當中,必須要采用相對應(yīng)的計算方法以及技術(shù)。作為一項十分重要的工作,分層試驗指標需要采取多樣方法降低標準差、變異系數(shù),這樣才能夠保障計算精度,獲取更加可靠的巖土參數(shù),保證整個數(shù)理統(tǒng)計滿足工程實際要求,獲得更加可靠的巖土參數(shù)值。堅決不能將不同土性數(shù)據(jù)放到一起計算,最終所得的參數(shù)也會模糊不清,最終會影響勘探工作質(zhì)量。