簡析土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法

【摘要】結(jié)合實(shí)踐來看，影響土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素有很多個(gè)，我們在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意這些影響因素所帶來的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果所存在誤差，數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果反應(yīng)的是整個(gè)總體的試驗(yàn)情況，對于一些存在特殊性的樣品我們將予以提出，從各個(gè)角度分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果輔助建造工程的實(shí)施。

【關(guān)鍵詞】土工試驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；總體與樣品；分析方法

一、土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)所涉及內(nèi)容

1 土的比重實(shí)驗(yàn)

土工試驗(yàn)過程中，土的比重實(shí)驗(yàn)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?yàn)樵趯?shí)際操作中，其整個(gè)的操作流程比較復(fù)雜，所以不同的單位會采用本地所出具的或者考察的相關(guān)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行比重實(shí)驗(yàn)，這樣容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差存在。

2 土的密度實(shí)驗(yàn)

通過土的密度實(shí)驗(yàn)可以詳細(xì)的了解土的組成，可以了解其組成成分的性質(zhì)，能夠?yàn)橹蟮氖┕ぬ峁└嗟膮⒖肌Ｍ恋拿芏扰c土粒的重量、孔隙體積、孔隙大小、孔隙水重等等內(nèi)容息息相關(guān)，能夠反映土的組成和基本結(jié)構(gòu)特征。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，要注意盡量避免對取樣即時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最好能夠等待土樣達(dá)到日常狀態(tài)之后再進(jìn)行試驗(yàn)，這樣可以讓土密度實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

3 土的含水量實(shí)驗(yàn)

土的含水量實(shí)驗(yàn)可以說是土工實(shí)驗(yàn)中的核心內(nèi)容，其實(shí)驗(yàn)的情況將會影響到工程地基建設(shè)，還會影響到后續(xù)工程的穩(wěn)定性。不同地區(qū)的土樣其含水量不同，并存在很大程度上的差異性。實(shí)驗(yàn)人員在進(jìn)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(jìn)行試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)就沒有任何指導(dǎo)意義，其數(shù)據(jù)在實(shí)踐應(yīng)用中的效率和質(zhì)量也將會呈現(xiàn)大幅度的下降。

二、土性參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差性的原因

1 土體本身性質(zhì)導(dǎo)致

依照相關(guān)的物理力學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，我們可以了解到土體的分層具有不均勻性，加上其所處環(huán)境的變化，可能發(fā)生的雨水沖擊、水文變化、其后影響等等因素，都會讓土體的性質(zhì)發(fā)生改變。這樣在進(jìn)行土工試驗(yàn)的時(shí)候就非常容易造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異性，甚至有可能會成為差異產(chǎn)生的主要影響因素。

2 系統(tǒng)誤差

系統(tǒng)誤差是由于儀器的某些不完善、測量技術(shù)上受到限制或?qū)嶒?yàn)方法不夠完善沒有保證正確的實(shí)驗(yàn)條件等原因產(chǎn)生。不同的單位所使用的儀器往往不盡相同，所使用的試驗(yàn)方法也有一定的出入，加上不同的試驗(yàn)方法讓土工參數(shù)出現(xiàn)離散性，其所實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)也就會有所不同。系統(tǒng)誤差的存在可以予以避免，其與偶然誤差不同，這就需要實(shí)驗(yàn)室對設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

3 偶然誤差

偶然誤差的特點(diǎn)是它的隨機(jī)性。如果實(shí)驗(yàn)人員對某物理量只進(jìn)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(chǎn)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(xiàn)象，其與人為原因所造成的誤差有很大的差別，對于兩者應(yīng)當(dāng)予以區(qū)分。

三、土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法的應(yīng)用

1 總體試驗(yàn)結(jié)果的檢查，異常數(shù)據(jù)的處理

土工試驗(yàn)的數(shù)據(jù)一般是對某一區(qū)域的或某一類的土樣進(jìn)行的物理性質(zhì)的測試結(jié)果，如果土樣不是很特殊的情況，那么它的測試數(shù)據(jù)應(yīng)該在某一范圍內(nèi)進(jìn)行波動，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要將必然因素和偶然因素加以分析，并進(jìn)行消除以免出現(xiàn)由這兩種情況造成的數(shù)據(jù)差異，根據(jù)以下原則進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢查和修正。

第一，根據(jù)土樣的自身特征排除明顯不合理數(shù)據(jù)

我們在實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)明顯的不合理數(shù)據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和分析結(jié)果，對于不符合正常范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行取締，這種異常點(diǎn)是可以直接取消的。如果數(shù)據(jù)在一般情況下能夠控制在某一范圍內(nèi)的變動，但是某一點(diǎn)嚴(yán)重超出了規(guī)定范圍，就屬于異常點(diǎn)，可以剔除。

第二，根據(jù)置信水平確定異常點(diǎn)：利用3δ法則確定取舍點(diǎn)，在概率統(tǒng)計(jì)中涉及到的3δ法則我們可以知道，在某一區(qū)間內(nèi)[m-3δ，m+3δ]內(nèi)的概率為99.73%，也就是說落在這個(gè)之外的概率僅僅是0.27%，所以我們可以根據(jù)這個(gè)概率，將落在這個(gè)區(qū)間之外的樣品點(diǎn)作為一個(gè)異常點(diǎn)來處理，但是我們應(yīng)該注意到，這種方法的前提是所有的樣品點(diǎn)的分布是正態(tài)分布，但樣品的容量大于30的時(shí)候，我們會認(rèn)為抽樣與正態(tài)是相似的，所以在這種情況下，我們會認(rèn)為使用這種方法是合理的，一般在比較大型的項(xiàng)目工程中，所采取的樣本數(shù)量會很容易達(dá)到30個(gè)。但是，在實(shí)際情況中出現(xiàn)異常點(diǎn)，我們不可直接排除，應(yīng)分析其出此案的原因，如果檢測的數(shù)據(jù)均在合理范圍之外，我們則應(yīng)該考慮整體的變化情況，并且應(yīng)該重新抽取樣品并做出相應(yīng)的調(diào)整，這種誤差的造成一般是因?yàn)楸厝灰蛩氐挠绊懀到y(tǒng)出現(xiàn)的誤差會導(dǎo)致整個(gè)樣品數(shù)據(jù)偏離正常范圍。

2 土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中最小樣本數(shù)問題

在土工試驗(yàn)過程中，最小樣本數(shù)問題需要引起人們的重視。實(shí)驗(yàn)中的樣本數(shù)要選取適當(dāng)，如果樣本數(shù)過小就會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是，樣本數(shù)的數(shù)量并不是隨意定制的，其受到多種因素的影響，比如工程規(guī)模、工程精度要求、現(xiàn)場勘查情況等等。

3 土體性質(zhì)指標(biāo)的自相關(guān)性的問題

根據(jù)以往數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)性，求的往往是其之間的線性相關(guān)系數(shù)，但是對于其自相關(guān)函數(shù)通常并沒有表現(xiàn)出線性相關(guān)，而是指數(shù)相關(guān)。因此，不能簡單依照求相關(guān)系數(shù)的方法判斷其相關(guān)性。在進(jìn)行土工實(shí)踐過程中，往往可以通過δ對其獨(dú)立性進(jìn)行判斷。在相關(guān)距離范圍內(nèi)，圖形指標(biāo)基本相關(guān)；在此范圍外，圖形指標(biāo)基本不相關(guān)。但是對于δ事先未知，因此其需要根據(jù)樣本測值進(jìn)行求算，一般使用遞推平均法對相關(guān)距離δ進(jìn)行計(jì)算，并使用間距△Z對δ的影響進(jìn)行綜合考量。一般來說，△Z/δ的數(shù)值越大，其各抽樣點(diǎn)的土性越接近相互獨(dú)立，抽樣誤差也就越小。

四、結(jié)論

總而言之，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中，由于土體本身所具有的復(fù)雜性，土質(zhì)質(zhì)檢所存在的物理學(xué)特性以及采樣、運(yùn)輸、存儲等等方面所表現(xiàn)出來的特點(diǎn)，都容易對數(shù)據(jù)造成一定程度的干擾，致使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果出現(xiàn)誤差。對此，上文在基于筆者工作實(shí)踐，對土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行了探究，以供廣大同行參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]余海龍.土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（21）：132-133.

作者簡介：劉建國，男，1977-，漢族，籍貫江蘇省沛縣，大專，實(shí)驗(yàn)測試分析中級工程師，主要從事實(shí)驗(yàn)測試分析及研究工作。