巖土參數(shù)的分析與選取

1、第一節(jié)巖土參數(shù)的分析與選取一、巖土參數(shù)的可靠性巖土參數(shù)是巖土工程設(shè)計的基礎(chǔ)。巖土工程評價是否符合客觀實際，巖土工程設(shè)計是否可靠，很大程度上取決于參數(shù)選取的合理性。因此，要求所選用的巖土參數(shù)必須能夠正確地反映巖土體在規(guī)定條件下的性狀，能比較真實地估計參數(shù)真值所在的區(qū)間，從而能夠滿足巖土工程設(shè)計計算的精度要求。巖土參數(shù)可分為兩類：一類是評價指標，用于評價巖土的性狀，作為劃分地層、鑒定類別的依據(jù)；另一類是計算指標，用以設(shè)計巖土工程，預測巖土體在荷載和自然因素作用下的力學行為和變化趨勢，并指導施工和監(jiān)測。工程上對這兩類巖土參數(shù)的基本要求是可靠性和適用性?？煽啃允侵竻?shù)能正確反映巖土體的基本特性，能夠較

2、準確地估計巖土參數(shù)所在區(qū)問。適用性是指參數(shù)能滿足巖土工程設(shè)計的假定條件和計算精度要求。在對巖土工程評價時應對所選參數(shù)的可靠性和適用性進行分析，并在此基巖土參數(shù)的可靠與否主要取決于兩方面的因素：一是巖土結(jié)構(gòu)受擾動的程度；二是試驗方法和取值標準。巖土試樣從地層中取出到實驗室進行再制樣的過程中，土樣原來的應力狀態(tài)及結(jié)構(gòu)均不同程度地受到了擾動。不同的取樣方法，所取土樣的質(zhì)量等級不同，對土的擾動程度亦不相同。例如，對于淤泥質(zhì)黏土采用厚壁取土器錘擊法較采用薄壁取土器壓入法取樣，無側(cè)限抗壓強度可降低35%40%。此外，在實驗室制試樣過程中，對土樣亦有不同程度的擾動。試驗方法對巖土參數(shù)也有很大影響，對于同一地

3、層的同一指標，用不同試驗標準所得的結(jié)果會有很大誤差，例如，土的抗剪強度試驗可用下列方法測定，而其結(jié)果則各不相同。方法有：室內(nèi)靜三軸試驗；室內(nèi)直剪試驗；室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度試驗；原位十字板試驗等。因此，進行巖土工程分析評價與設(shè)計時，首先要對巖土參數(shù)的可靠性和適用性進行分析評價，對土樣從采取、制備及測試方法要有全面合理選用。巖土參數(shù)的統(tǒng)計分析（一）工程地質(zhì)單元體的劃分由于自然界中的巖土體成生條件和所處環(huán)境的不同，導致巖土體的性質(zhì)具有明顯的非均一性和各向異性。不同工程地質(zhì)單元體的巖土參數(shù)具有較大的變異性，是一個隨機變量。而對于同一工程地質(zhì)單元體來說，其值域的分布具有相同或相似的規(guī)律，可以用數(shù)理統(tǒng)計的方

4、法進行分析與處理。因此，在進行巖土參數(shù)的統(tǒng)計分析之前，首先應根據(jù)擬建場地所處的地貌單元、巖性、成因類型、堆積年代等，對勘探深度范圍內(nèi)所涉及的巖土初步劃分工程地質(zhì)單元（即工程地質(zhì)層），然后按工程地質(zhì)單元體進行巖土參數(shù)的統(tǒng)計分析。（二）各工程地質(zhì)單元巖土參數(shù)的統(tǒng)計分析巖土工程參數(shù)統(tǒng)計的特征值可分為兩類：一類是反映資料分布的集中情況或中心趨勢的，它們作為某批數(shù)據(jù)的典型代表，用算術(shù)平均值來表示；另一類是反映參數(shù)分布的離散程度的，用標準差和變異系數(shù)來表征。各工程地質(zhì)單元的平均值fm,標準差（和變異系數(shù)（T）分別按式（9-1）、式（9-2）、式（9-3）計算。其計算公式如卜：(9-1)(9-2)二出(9-

5、3)式中fi巖土參數(shù)數(shù)據(jù)；n參加統(tǒng)計的數(shù)據(jù)個數(shù)。（三）巖土參數(shù)的變異性等級與變異系數(shù)標準差雖然可以用來衡量參數(shù)離散程度，但由于它是有量綱的，只能用于同一參數(shù)的比較，而對于不同參數(shù)的離散性則無法進行比較。因此，巖土工程勘察規(guī)范引入了變異性等級以及變異系數(shù)的概念來評價巖土參數(shù)的變異特征。1.巖土參數(shù)的變異性等級為了定量地判別和評價巖土參數(shù)的變異特性，以便提出可靠的設(shè)計參數(shù)值。巖土工程勘察規(guī)范對其變異性進行了等級劃分，見表9-1A9-1胃I班拊變片性等級0,1£<5<0.2(1.2<4<0,30,3這5<0.4變異件等級很低俄中等V變異系數(shù)（）巖土參數(shù)沿深度變

6、化的特點，可劃分為相關(guān)型和非相關(guān)型兩種。1）相關(guān)型：巖土參數(shù)隨深度呈有規(guī)律的變化。正相關(guān)表示參數(shù)隨深度的增加而增大，負相關(guān)表示參數(shù)隨深可采用回歸分析法求得。由于回歸統(tǒng)度的增加而減小。相關(guān)系數(shù)計作用，減小了參數(shù)的隨機變異性，提高了預估參數(shù)的可靠性。其變異系數(shù)可按式（9-4）和式（9-5）確定。（9-4）式中5剩余標準差；療/標韭差：,一相關(guān)系數(shù)，對。#相關(guān)型/力：力算術(shù)平均值.目前國內(nèi)外關(guān)于變異系數(shù)的研究成果見9-2表和表9-3H9-2mg*足說的變捽系數(shù)巖土數(shù)范朋1S建設(shè)標淅值給士參數(shù)藉隔值砂土內(nèi)摩擦用整性士內(nèi)摩擦策息攀如不排水用和性固站系數(shù)彈性模時液限0.05現(xiàn)150.12-0.560.20

7、-0,500.16-O.73025rIMQ,02-Q420.02-0.480400J00.30aao晴500.30MO軍跟蜥準貫入無側(cè)眼強度孔隙比密度新粒含量0g-0.290270aLOO013-0.42oaio。陽川7。我9-3同內(nèi)研究F點果的變異系敢土類密度用城模量內(nèi)摩擦角1海前泥液鉆十淞泥質(zhì)粉質(zhì)黏土暗粽色粉質(zhì)黏土Ml1-0,0200.0IV0.0208015-030.0440213D.16S-OJ78&次-仇施01970.424M970.2圈000江蘇K土粉質(zhì)黏土0*005«6.0330.014-0,0300.377-0,2370.122-03000464-0.370O

8、JOO-0.360100安堂秋±0.020=034D.J79-0.5000,J40、01680河南察t'粉質(zhì)黏土0.010.0180,017-0.0440.1G6-0.4590.20y-C.417一2）非相關(guān)型：巖土參數(shù)隨深度呈無規(guī)律的隨機變化。此時式（9-5）中的丫二03.粗差數(shù)據(jù)的剔除巖土參數(shù)統(tǒng)計分析得出平均值和標準差后，對一些離散性較大的粗差數(shù)據(jù)應予以剔除，剔除方法有多種，常用的有正負3倍標準差法、Crubbs法和Chauvenet法。當離差滿足式（9-6）時，其資料應予剔除：式中d=fi-fm（T標準差g由不同標準給出的系數(shù)，當用正負3倍標準差時取3,用Crubbs法

9、和，Chauvenet法時，由表9-4查得。於9-4Chauvenel法及Cnjttbs汕的？tflJ7Chauvenct法Crubbs詼nChauveaet法口口毋054=0.01tr=O.Q?5LfML67L75162J62.4461.731.S21.94182.5C7),791.942J0201.242.5681段2.032.21222,28.26C91922JL2322423116410IL%M82.41302.392.75122.032.292.5540250工87J42.10工372.66502.56296三、巖土參數(shù)的標準值和設(shè)計值巖土參數(shù)的標準值fk是巖土工程設(shè)計最基本的代表值，是巖土參數(shù)的可靠性估值，是在統(tǒng)計學區(qū)間估計理論基礎(chǔ)上得到的關(guān)于巖土參數(shù)母體平均值置信區(qū)間的單側(cè)置信界線值。母體平均值以可靠性估值fk（即標準值）可按下式求得：同三2（9-6）式中；標準差（Tg由不同標準給出的系數(shù)，當用正負3倍標準差時