工程地質(zhì)勘察中的土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方法

盧思宇

(貴州省交通科學(xué)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550003)

工程地質(zhì)勘察中的土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方法

盧思宇

(貴州省交通科學(xué)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550003)

公路工程地質(zhì)勘察中的土工參數(shù)是進(jìn)行公路工程地質(zhì)勘察工作的重要內(nèi)容之一，對(duì)后續(xù)公路工程的設(shè)計(jì)有著非常重要的影響，關(guān)系到公路工程建設(shè)的質(zhì)量，土工參數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法在公路工程的勘察工作中作用受到了越來(lái)越廣泛的認(rèn)可，提出了土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)的方法，并結(jié)合Visual Basic編程軟件得到了土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方法。

公路工程；地質(zhì)勘察；土工參數(shù)；自動(dòng)化；實(shí)現(xiàn)方法

1 土工統(tǒng)計(jì)內(nèi)容及方法

1.1 土工統(tǒng)計(jì)內(nèi)容

土工參數(shù)的統(tǒng)計(jì)的主要的土體的物理力學(xué)指標(biāo)有天然含水量、孔隙比和比重。此外還有粘聚力和內(nèi)摩擦角和壓縮模量，另外還有承載力。這些需要統(tǒng)計(jì)的土工參數(shù)需要以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程地質(zhì)勘察提供的工程地質(zhì)資料進(jìn)行分析，一般與實(shí)際的工程地質(zhì)條件有關(guān)，針對(duì)具體的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容一般包括樣本個(gè)數(shù)、最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等方面的內(nèi)容。

1.2 土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)的理論基礎(chǔ)—參數(shù)估計(jì)

(1)點(diǎn)估計(jì)

點(diǎn)估計(jì)的統(tǒng)計(jì)方法是得到一些樣本參數(shù)，然后進(jìn)行這些參數(shù)的推斷和估計(jì)，從所選擇的樣本中的樣本觀察值對(duì)未知的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，是一種對(duì)參數(shù)采用點(diǎn)估計(jì)的數(shù)學(xué)問(wèn)題。一般采用的點(diǎn)估計(jì)的方法是矩法估計(jì)的方法。矩法估計(jì)的具體數(shù)學(xué)過(guò)程是假定總體X的K階矩存在，并且所選擇的樣本的K階矩按照概率收斂于總體X的K階矩，采用點(diǎn)估計(jì)的方法進(jìn)行公路工程地質(zhì)勘察中的土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)計(jì)算土工參數(shù)的點(diǎn)估計(jì)時(shí)，其思路是采用樣本矩進(jìn)行總體矩的估計(jì)，再采用數(shù)學(xué)計(jì)算的方法確定未知的參數(shù)。一般會(huì)用到所選取的樣本的均值來(lái)估計(jì)中體的均值，采用樣本計(jì)算的方差對(duì)總體的方差進(jìn)行估計(jì)。

(2)區(qū)間估計(jì)

采用用局部來(lái)估計(jì)預(yù)測(cè)總體的參數(shù)估計(jì)方法，對(duì)估計(jì)的對(duì)象不能得到完全正確的結(jié)論。估計(jì)一般是在某一指定概率下的對(duì)要估計(jì)的對(duì)象作出的假設(shè)，因此對(duì)于估計(jì)的精確度怎樣，采用點(diǎn)估計(jì)的辦法一般是無(wú)法得到的。在對(duì)對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，需要對(duì)估計(jì)的誤差進(jìn)行評(píng)定，這樣才能定量的描述估計(jì)值與真值的近似程度，得到真值的區(qū)間范圍，這樣對(duì)真值就會(huì)有一個(gè)定量的了解。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，求解一個(gè)未知參數(shù)，在采用點(diǎn)估計(jì)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法求出估計(jì)值外，還可以求出一個(gè)范圍，從這個(gè)范圍中可以知道待估計(jì)參數(shù)的區(qū)間范圍，這個(gè)范圍是有一定概率的對(duì)估計(jì)值取值范圍的取值區(qū)間。可以反映出待估計(jì)值在這個(gè)區(qū)間范圍的可靠性。工程上將這種方法認(rèn)定為區(qū)間估計(jì)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法。

1.3 土工參數(shù)常用的概率分布模型

(1)均勻分布

假定統(tǒng)計(jì)的總體在區(qū)間上是服從統(tǒng)計(jì)中的均勻分布的規(guī)律，在總體中選擇n個(gè)樣本，那么采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的計(jì)算規(guī)律，樣本的平均值和樣本的方差滿足下面的關(guān)系式

如果需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的變量服從均勻分布的規(guī)律時(shí)，采用矩估計(jì)法的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算原理計(jì)算均勻分布的區(qū)間范圍是符合工程要求的。

(2)正態(tài)分布

在土木工程中應(yīng)用最多的統(tǒng)計(jì)學(xué)的分布類型就是正態(tài)分布，巖土工程中的許多土工參數(shù)的分布規(guī)律都可以用正態(tài)分布來(lái)進(jìn)行描述，正態(tài)分布用于描述連續(xù)性隨機(jī)變量，其分布規(guī)律可以用下面的式子來(lái)表示

在上式中，采用的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差之間的代數(shù)關(guān)系式，如果需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的變量服從正態(tài)分布的規(guī)律時(shí)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算原理計(jì)算正態(tài)分布的區(qū)間范圍是符合工程要求的。

2 土工統(tǒng)計(jì)方法

除土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)外，其它土工參數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法一般情況下沒(méi)有太大的差異，主要是從平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)值這幾個(gè)方面進(jìn)行的，對(duì)于土的承載力，如果確定承載力的方法是根據(jù)土的物理力學(xué)指標(biāo)查表和規(guī)范得到的，應(yīng)該先對(duì)土的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到統(tǒng)計(jì)值，再將統(tǒng)計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)值帶入相關(guān)規(guī)范進(jìn)行查表確定。

土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的變異系數(shù)、統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算方法和一般土工參數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法相同，平均值和方差和一般土工參數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法有差別，其主要是平均值和方法采用的確定方法不同，一種是采用直剪試驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，另外一種是采用三軸試驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

3 土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化軟件的結(jié)構(gòu)和功能

3.1 軟件結(jié)構(gòu)

進(jìn)行土工統(tǒng)計(jì)時(shí),首先利用數(shù)據(jù)管理模塊按用戶指定的層號(hào)在分層信息表中找到本層的分層信息,再利用分層信息在土工試驗(yàn)成果表中找到屬于本層的土工試樣。

土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)軟件的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)軟件的結(jié)構(gòu)圖

3.2 軟件功能

(1)數(shù)據(jù)匯總。

…

SET DBTG= OPEN DATABASE(DIR1. PATH &" TGB.MDB") ' '數(shù)據(jù)庫(kù)

FLAG=0

DO WHILE NOT MYRES.EOF

IF S=MYRES.FIELDS("層號(hào)") THEN

FLAG=FLAG+ 1

SX(FLAG)=MYRES.FIELDS

XX(FLAG)=MYRES.FIELDS

IF FLAG=2 THEN EXIT DO

END IF

MYRES.MOVENEXT

LOOP

IF FLAG=0 THEN GOTO AAA

FOR I=1 TO BNUM

SET MYRES = DBTG. OPENRECORDSET ( KH ( I),

DBOPENTABLE)

MYRES.MOVEFIRST

DO WHILE NOT MYRES.EOF

IF MYRES. FIELDS> SX (1) AND

MYRES.FIELDS> XX(1) THEN

SHMB.CELLS(MBROW,2).VALUE

= MYRES.FIELDS

SHMB.CELLS(MBROW,3).VALUE

= MYRES.FIELDS

… …

END IF

IF MYRES. FIELDS > SX (2) AND

MYRES.FIELDS(> XX(2) THEN SHMB.CELLS

(MBROW,2).VALUE

= MYRES.FIELDS

SHMB.CELLS(MBROW,3).VALUE

= MYRES.FIELDS

…

END IF

…

LOOP

NEXT I

…

(2)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)主要是應(yīng)用了服務(wù)器應(yīng)用程序中提供的強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)公式。

可以采用上述Visual Basic程序語(yǔ)言進(jìn)行主要是從平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)值的統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析，可以大大提高巖土工程工作者的工作效益，可以得到公路工程地質(zhì)勘察中的土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方法，完成統(tǒng)計(jì)的分層統(tǒng)計(jì)成果表可以直接在Excel中打印輸出。

4 結(jié)束語(yǔ)

公路工程地質(zhì)勘察中的土工參數(shù)是進(jìn)行公路工程地質(zhì)勘察工作的重要內(nèi)容之一，對(duì)后續(xù)公路工程的設(shè)計(jì)有著非常重要的影響，關(guān)系到公路工程建設(shè)的質(zhì)量，土工參數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法在公路工程的勘察工作中作用受到了越來(lái)越廣泛的認(rèn)可，本文提出了土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)的方法，并結(jié)合Visual Basic編程軟件得到了土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)提高公路工程地質(zhì)勘察中的土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)的工作效率有非常重大的幫助，可以大大提高了公路工程地質(zhì)勘察中的土工參數(shù)統(tǒng)計(jì)的效率。

[1] 昊貴生.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1997.

[2] GNSmith著.土木工程實(shí)用概率和統(tǒng)計(jì)[M].曹熾康,等譯.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1989.

[3] 朱小林,楊桂林.土體工程[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1996.

U412.2

C

1008-3383(2017)09-0082-02

2017-06-07

盧思宇，男，貴州織金人，工程師，研究方向：道路地質(zhì)勘察。