土工實驗數據分析方法探討

【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據支持，能夠有效防止工程建設中可能存在的潛在危險事故。本文對其數據涉及的內容進行分析，分析了實驗準確性的因素，進而提出相應的方法應用，希望可以為土工實驗的發展提供借鑒。

【關鍵詞】土工實驗；實驗數據；數據分析；分析方法

一、引言

在進行實驗過程中，由于土體本身所具有的復雜性，土質質檢所存在的物理學特性以及采樣、運輸、存儲等等方面所表現出來的特點，都容易對數據造成一定程度的干擾，致使實驗的結果出現誤差。另外，因為實驗本身受到很多因素的干擾，也同樣容易發生數據偏差的問題。因此，本文著重從實驗數據所涉及的內容，影響實驗數據的因素，以及提升實驗準確率的角度出發，對土工實驗數據分析方法進行探討。

二、土工試驗數據所涉及內容

（一）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數據直接進行比重實驗，這樣容易導致實驗數據的誤差存在。

（二）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，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、孔隙水重等等內容息息相關，能夠反映土的組成和基本結構特征。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之后再進行試驗，這樣可以讓土密度實驗的結果更加準確。

（三）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，還會影響到后續工程的穩定性。不同地區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據就沒有任何指導意義，其數據在實踐應用中的效率和質量也將會呈現大幅度的下降。

三、土性參數實驗結果誤差性的原因

（一）土體本身性質導致。依照相關的物理力學和力學性質，我們可以了解到土體的分層具有不均勻性，加上其所處環境的變化，可能發生的雨水沖擊、水文變化、其后影響等等語速怒，都會讓土體的性質發生改變。這樣在進行土工試驗的時候就非常容易造成實驗結果的差異性，甚至有可能會成為差異產生的主要影響因素。

（二）系統誤差。系統誤差是由于儀器的某些不完善、測量技術上受到限制或實驗方法不夠完善沒有保證正確的實驗條件等原因產生。不同的單位所使用的儀器往往不盡相同，所使用的試驗方法也有一定的出入，加上不同的試驗方法讓土工參數出現離散性，其所實驗的數據也就會有所不同。系統誤差的存在可以予以避免，其與偶然誤差不同，這就需要實驗室對設備和系統進行改進。

（三）偶然誤差。偶然誤差的特點是它的隨機性。如果實驗人員對某物理量只進行一次測量，其值可能比真值大也可能比真值小，這完全是偶然的，產生偶然誤差的原因無法控制，所以偶然誤差總是存在，通過多次測量取平均值可以減小偶然誤差，但無法消除。偶然誤差的存在屬于客觀存在的現象，其與人為原因所造成的誤差有很大的差別，對于兩者應當予以區分。

四、土工實驗數據分析方法的應用

（一）進行數據檢查，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，一旦發現異常立刻予以放棄。一般判斷的標準是大部分數值為范圍內波動，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。在實驗數據較多的情況下可以運用3σ法則進行數據之間取舍的考量。在進行實驗過程中，存在于之外數值所占比例較少，因此，大于和小于之間數值作為異常處理。

（二）土工實驗數據中最小樣本數問題。在土工試驗過程中，最小樣本數問題需要引起人們的重視。實驗中的樣本數要選取適當，如果樣本數過小就會影響實驗結果的準確性。但是，樣本數的數量并不是隨意定制的，其受到多種因素的影響，比如工程規模、工程精度要求、現場勘查情況等等。

（三）土體性質指標的自相關性的問題。根據以往數據實驗的關聯性，求的往往是其之間的線性相關系數，但是對于其自相關函數通常并沒有表現出線性相關，而是指數相關。因此，不能簡單依照求相關系數的方法判斷其相關性。在進行土工實踐過程中，往往可以通過δ對其獨立性進行判斷。在相關距離 范圍內，圖形指標基本相關；在此范圍外，圖形指標基本不相關。但是對于δ事先未知，因此其需要根據樣本測值進行求算，一般使用遞推平均法對相關距離δ進行計算，并使用間距△Z對δ的影響進行綜合考量。一般來說，△Z /δ的數值越大，其各抽樣點的土性越接近相互獨立，抽樣誤差也就越小。

五、結束語

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、取樣儀器情況、人為因素等，需要對此方面予以重視。對其不合理點來說，可以通過3 原則進行剔除。對于其數據相關性來說，其可以通過迭代求解土性指標相關距離予以解決，通過樣本的加權平均來對該區域的平均性指標進行估算。為了讓樣本能夠滿足實驗需要，可以利用Bayes方法對其土性指標與因確認，從而彌補數目不準確的情況。通過此三個方面對其進行方法的應用，則可以有效提升實驗數據的準確性、可靠性，可以讓實驗的結果更加符合實際需要。

參考文獻

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作者簡介

閉耀輝（1966，05--），男，廣西田陽人，大學本科，助理工程師，現工作于廣西水文地質工程地質隊，主要從事實驗測試方面的工作。