茅坪溪壩觀測數據分析及處理方法

【摘要】土石壩工程觀測資料由于施工期加載不均，荷載變化較大，觀測儀器精度等原因會帶來各種誤差，甚至錯誤產生，使得觀測結果出現間斷不連續、反復波動、突變、跳躍等情況，給以后的計算分析工作帶來很大不便。為此，對觀測資料進行處理就顯得非常重要。對觀測資料的數據處理一般采用數理統計的方法，比如，多元回歸分析法、差值回歸法、加權回歸分析法以及正交多項式回歸法等。本文將采用兩種較為簡單，實用的方法對茅坪溪瀝青混凝土心墻土石壩的觀測資料進行處理，并分析比較計算結果。

【關鍵詞】壩體觀測；資料分析；數據處理

1、準則剔除誤差法

1.1 準則的粗差檢驗

3σ準則是指在觀測次數充分多的前提下，對觀測資料進行篩選處理；而在觀測次數少時，3σ準則只是一個近似值。對于某觀測儀器，其觀測值的階躍及跳動特征如下式。

當，就認為此值異常，不能夠滿足精度和計算要求。舍棄異常值后，再對剩余值進行二次多項式五點中心移動平滑處理，以期得到比較理想的數據值。把實際觀測值與平滑值之差作為跳動統計量，檢測平滑處理的準確性和可行性。

1.2 觀測數據的修勻

采用“五點二次多項式中心平滑法”對觀測資料進行修勻，這是一種較為簡單，常用的方法。設一組觀測數據的數據為：， ，，，，，，…， 。

依此類推，這組觀測數據即可全部進行平滑修正。

算例：

選兩組土石壩下游測壓管部分的觀測數據進行誤差分析并做平滑處理，檢驗該方法的可行性。

1.3 逐步回歸分析

在土石壩觀測數據的回歸分析中，一般選取與因變量y有一定關系的一系列變量（）做為回歸分析中的預報因子。一般情況下這些因子為時間，溫度，水位等。當因子數量很大時，回歸方程的解精度不高，甚至無法求解。而逐步回歸分析法從一個預報因子開始，按其對因變量作用的顯著影響程度，從大到小依次引入回歸方程。對于影響程度比較小的因子，就將它剔除掉。最后得到全為影響顯著因子的方程。

1.4 第步回歸系數、復相關系數和剩余標準差

2、觀測資料的模型選擇及成果分析

2.1 斷面及觀測子樣的選擇

選取大壩及心墻的最高處0+700斷面為大壩的關鍵觀測斷面，0+700斷面共設有四根測斜兼沉降管（IN05MP03-IN08MP03），05和06號沉降管位于的過渡層砂礫料中，位置緊靠近瀝青混凝土心墻。測斜管中共設有沉降環105個。選取三個具有代表性的沉降環節點，其中A1，A2位于緊靠近瀝青混凝土心墻的過渡層中，A1， A2分別位于溫度T12MP03和T13MP03處。A3位于距壩軸線51.5m下游壩殼內。

2.2 回歸因子的選擇

2.3 回歸分析的計算結果

運用逐步回歸分析方法計算壩體豎向變形的擬合值，求出回歸方程如表1所示，并繪制過程線（圖4～圖5）。

由圖4～圖6可以看出，采用逐步回歸分析法得到的計算值能都很好的擬和施工期壩體的豎向變形情況，圖4表示測點A3的觀測擬合情況。由于A3處于下游壩殼距軸線51.5m處，該處未埋設溫度計，且壩殼中溫度變化不大，幾乎為定值，在擬和計算過程中并未考慮溫度因子的影響。

結語

本文主要運用3σ準則剔除誤差法和逐步回歸分析法對觀測資料進行誤差分析，盡可能的剔除資料中的錯誤的和誤差較大的數據。3σ準則剔除誤差法是一種較為簡單的方法，能對較為光滑的，數值波動不大的數據曲線進行計算修勻處理，得到較為滿意的結果。逐步回歸分析法把影響壩體變形較大的如溫度，時效，填筑加載過程作為逐步回歸因子，計算出回歸方程。這種方法適合于線彈性材料分析，如重力壩，拱壩中，這種線彈性材料特性滿足疊加原理，故可將各影響因素分離出再疊加到一起。對于土石壩來說，材料均屬于非線性的，各影響分量間相互耦合作用，不易簡單將其影響因素分離出來。然而國內外并無解決這一問題的較為簡便易行的好方法，本文參照國內通用的土石壩資料分析方法，把逐步回歸分析方法在土石壩中加以運用，計算結果能夠很好的擬合壩體的變形情況，說明該方法是切實可行的。

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