土工實驗數據整理和分析方法研究

蘇劍平

摘 要 隨著土木工程數量的不斷增多以及規模的不斷擴張，前期的土工實驗工作則成為保障土工工程建設的有力數據支持，可有效避免工程施工建設中危險隱患的潛藏。而在土工實驗研究中會獲得大量數據，如何高效地對這些數據展開整理與分析，則成為數據實效發揮的關鍵工作，因此文章將主要針對土工實驗數據的整理與分析方法展開研究，以期為相關從業人員提供參考借鑒。

關鍵詞 土工實驗數據；整理；分析；方法

對于土工工程施工方案設計而言，前期的土工實驗數據精準度會對設計合理性產生直接影響，但由于實驗過程中的土體性質較為復雜，再加上質檢、采樣、運輸以及儲存等過程中會造成對數據的干擾，最終分析出的實驗結果便存在一定誤差[1]。正因為土工實驗會受到諸多因素的影響，所以我們需要高度中實驗數據的整理與分析工作，確保相關因素的干擾性能夠減小，從而提高實驗數據的精準率，為土工工程施工設計提供正確指導。

1 土工實驗數據的主要內容

1.1 土體比重實驗

在土工實驗過程中，土體比重實驗是其中的關鍵組成內容。通常來講，處在相同或接近地域環境中，土體比重便會十分接近，但由于在實際實驗過程中的全部操作流程繁復，因此相關單位會直接利用過去已經出具的數據直接應用于比重實驗，也就導致實驗數據出現一定程度的誤差。

1.2 土體密度實驗

開展土體密度實驗能夠對土體的內在組成有深入了解，進而了解土體成分性質，為今后的設計與施工提供數據支持。土體密度參數與其重量、孔隙大小和體積等內容密切相關，是土體組成與結構特征的完整反映，所以在實驗過程中要盡可能避免對樣品的即時性實驗，最好要等待樣品達到了日常狀態后再展開實驗，如此可有效提高土體密度數據的精準性。

1.3 土體含水量實驗

土體含水量實驗作為土工實驗中的關鍵內容，最終實驗結果會對土木工程的地基建設形成直接影響，還關系到工程后期的穩定性。地域的不同會導致土體樣品中的含水量有所不同，并且可能存在較大差異，所以工作人員在樣品收集時要確保其均勻性與代表性，避免最終實驗數據對工程建設無實質指導意義。

2 土工實驗數據整理與分析方法

2.1 整理整體實驗數據，剔除異常情況

在土工實驗數據測量中，所得到的初步數據必定會存在相應誤差，所以需要結合測量經驗與整理統計原則卻保證土工實驗數據的精準性。具體來講，需要從如下兩點予以把握：①結合土體力學性質去判斷實驗數據是否合理。倘若土工實驗數據中有部分數據與土的力學性質范圍明顯不相符，在整理過程中可直接剔除。然而實際實驗中大多數數據會在特定值域內波動，所以可結合值域間存在差異，剔除掉其中的異常點；②倘若土工實驗數據過多，在整理過程中便可采取3σ法則，如果實驗數據中存在[ms -3σ，ms +3σ]之外的點，這種概率經由0.27%，所以可將其作為異常實驗數據處理掉。當然，判斷其是否異常時，也不可單純依據存在[ms -3σ，ms +3σ]之外便將所有點剔除，可能某一個土樣參數處在[ms -3σ，ms +3σ]之外而實際是由于實驗本身造成的[2]。

此外，如果土工實驗數據獲取較少（通常會以30作為中介值去判斷數據多或少），則可采取t分布的概率值去替換正態分布概率值，結合t分布函數，得出相應置信水平的實驗數據范圍：，剩下的點便可作為異常點處理，進一步將實驗數據進行整理，為后續分析提供方便。

2.2 分析最小樣本數問題

在土工實驗中，會因為樣本數量不足而導致最終實驗結果存在不穩定情況，通過分析可得知對樣本數形成影響的因素主要在于工程規模、現場勘察條件與測量精度要求等，所以對于土工實驗數據最小樣本數問題的分析，需要基于統計特征展開研究。在實際實驗過程中，要想確保數據可靠與精準，則需要得到最小樣本數，所以在手機實驗資料的同時，還會用到貝葉斯方法。一般來講，土體抗剪強度參數會呈現正態分布，所以在采取貝葉斯分析法時，應當將不同時間段所測得的土工實驗數據進行有機結合，得出更為可靠的數據，保證最終實驗結果科學合理。這一分析方法在眾多大型工程設計指標中得到廣泛應用，能夠對不同觀測數據精準處理，同時與測量數據相結合，按照實驗概率規律信息的不同，形成更為可靠的數據分布，從而提升土體抗剪強度參數的合理性與可靠性。

2.3 分析土體性質指標的自相關性

土工實驗數據之間可能會存在相關性，通常我們會結合數據間的線性關系去分析土工實驗指標與各系數間的相關性，一般來講會利用相關距離δ進行判斷。在相關距離δ中，所有土體性質指標都存在相關性，不過δ為位置變量，只能夠通過樣本測量獲取。在這一過程當中，相關距離δ的測量會用到遞推平均法，然而取樣間距會對相關距離產生影響，兩者呈現正相關態勢，一般取樣距離與相關距離越大，則達標不同取樣點的土體性質間距小，精準性則越高，所以取樣距離要盡量大于相關距離[3]。總而言之，結合土工工程對測量精度的要求去確定相關距離范圍，同時工作人員結合經驗對數據與結果進行分析整理，確保土工實驗數據的可靠性。

通過多次測定值的算術平均值，對標準差與變異系數進行計算，能夠對實際測量值與算術平均值的變化情況有更為直觀的觀察。在整理計算指標過程中，倘若測定組數過多，應當結合特性指標法得出實驗結果；倘若實驗數據過少，則需綜合考慮到測定誤差、土性不均勻和設備因素的影響，選擇標準差均值。另外標準差的絕對值應當在數據整理后，采取圖解法或是最小二乘方分析法，對土性指標予以確定，提高實驗數據的科學有效性。

3 結束語

總而言之，為了確保土工實驗數據充分發揮出對土工工程施工方案設計的指導作用，則需要做好實驗數據的整理與分析工作，以合理方法去提升實驗數據的精準性與可靠性。文章簡單介紹了土工實驗數據的整理與分析方法，希望能夠為最終土工實驗結果的誤差減小提供參考借鑒，與實際需求更相符合，進而助推土工行業的發展。

參考文獻

[1] 陳瑩.土工實驗數據整理和分析方法研究[J].建筑工程技術與設計，2015，（27）：1619.

[2] 毛歆燕，龐毅力.土工試驗數據可靠性分析方法探討[J].甘肅科技，2006，22（10）：115-116.

[3] 余海龍.土工實驗數據分析方法探討[J].中國新技術新產品，2015， （21）：132-133.