提防勘探地质建议值选择

评论 建筑网 |  2013-07-22 09:11    

   堤防工程地质勘察的主要目的就是获得堤身、堤基以及岸坡土体的物理、力学参数,为堤防工程设计及除险加固提供依据。通常,室内试验和原位测试所获得的各种土的试验数据具有数据量多、分散性强、随机波动性大等特点,是不能直接用于工程设计的。只有通过数据统计、分析,找出它们中的规律性,才能提出合理的土体的物理力学参数,为设计提供可靠的依据。

  1试验数据的特性

  室内试验和原位测试所获得的各种土体的物理、力学性质试验数据具有以下特性:数据量大且具分散性:近年来,黄河下游堤防勘察工程长度一般为几公里到几十公里,这就使得每个工程的试验数据少则几十组,多则数百组。这样多的数据不是集中分布在某个堤段,而是较为均匀地分布在整个堤防工程范围内。另外,相距越远的两点,同一类型土体的物理力学性质的差异可能会越明显,这就是数据空间上的分散性。随机波动性:同一堤段、同一试验方法和条件做出的结果,也存在差异。这种随机波动性是由试验仪器、外界条件、试验人员本身等许多随机因素产生的总结果。规律性:数据的随机波动并不意味着就是杂乱无章。一般来说,同一层土体某一指标总是在一个确定的范围值内,并且主要集中在这个范围值内一个更小的一个区间。试验数据越多,这种规律性越明显。另外,落在任意区间中试验数据的数量在总数据量中所占的比例,随着总数据量的增加,趋于一个比较稳定的值。如果我们将数据的分布情况用频数分布直方图表示出来,不难看出其形态趋于地质工程中最常见的一种曲线———正态分布曲线。

  2数据统计中常用的特征值

  在对试验数据进行统计分析时,常会用到以下特征值:

  (1)算术平均值:表示数据集中位置的各种特征值中最基本的一个,定义为所有参与统计数据之和与数据个数的商。用公式表示就是:X軍=ni=1ΣXin,式中X軍为算术平均值;Xi为参加统计的数据;n为参加统计的数据个数。

  (2)大(小)值平均值:由大(小)于算术平均值的数据求出的平均值。

  (3)方差:用来衡量数据的离散程度的特征值,方差越大,数据波动越大。用公式表示就是:S2=ni=1Σ(Xi-X軍)2n-1,式中S2为方差。

  (4)标准差:又叫均方差,与方差的作用一致。S=S2姨,式中S为均方差。

  (5)变异系数:是复合型的特征值之一,用来衡量数据的相对离散程度。用公式表示就是:CV=SX軍×100%,式中CV为变异系数。

  3数据统计的原则及方法

  了解了数据统计中常用的特征值后,便可进行试验数据的分析整理。即通过数理统计与分析来估计土体的特性值及其变化的规律性。一般应遵循以下原则和方法:

  (1)根据土体所处的地貌单元、堤防现状、堤基工程地质条件的不同等因素将勘察堤段划分出不同的工程地质单元。在每个地质单元中,再依据地质时代、成因类型、土体成份、土体结构上的差异,结合试验测得的土的物性指标的变化规律,分层统计试验数据。

  (2)对于各统计单元中的各种试验数据,可根据每种数据在各变化区间的频数,作出频数分布图,分析其变异情况。

  (3)对于明显不合理的试验数据,应分析原因,如数据是否具有代表性,试验过程是否出现异常等。有条件时,可进行适当数量的补充试验。

  (4)核查试验数据的合理性时,除考虑数据离散范围的大小外,还可参考同类地区相同条件下土性指标的历史成果,或考虑具体试验条件下土性指标间的相互关系。

  (5)在上述分析的基础上,计算每种试验数据的平均值、均方差、变异系数,进行数据的取舍。数据取舍的标准一般可定为正负3倍均方差。

  (6)重新计算剩余试验数据的平均值、均方差、变异系数,并以平均值加上1倍均方差至平均值减去1倍均方差为该试验指标的范围值,至此对试验数据的统计分析工作结束。

  4地质建议值的选取

  试验数据的统计分析主要目的是选取地质建议值。试验所得的土性指标按其在工程设计中的作用可分为一般特性指标和主要计算指标。一般特性指标包括土的天然密度、天然含水率、土粒比重、颗粒组成、液塑限、有机质含量、易溶盐含量等等,这类指标的地质建议值可取其算术平均值。主要计算指标的地质建议值首先应根据统计的试验组数进行选取。大于30组时,可直接采用算术平均值;小于30组时,建议值应根据规范的规定,结合堤基的工程地质条件,对统计后的试验值进行适当调整后提出,一般可采用以下方法:

  (1)建议值在平均值加上1倍均方差至平均值减去1倍均方差的范围中选取。从工程安全的角度考虑,应按最差的可能性选取。

  (2)建议值在小值平均值至大值平均值范围内选取。

  (3)建议值采用保证率平均值,即平均值加(减)一个按要求的风险概率所确定的保证值。

  (4)对试验组数不满足统计要求的指标,建议值可从工程安全的角度并区分不同指标选用平均值、小值平均值、大值平均值,或采用工程类比法提出地质建议值。

  5结语

  堤防工程地质勘察与其它工程勘察有所不同,其特点是堤段长、取样分散性大,造成试验数据离散性大、随机性强,因此,地质建议值的选取较难把握,主要依靠工作经验,所以也称为经验值。以上方法是笔者多年总结的经验,与同行们共勉!


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