正交试验设计在季节性冻土路基试验中的应用
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２ 模 型正 交设 计
半交通部西部交通建设科技项 目 《 高原 湿地 郎川公 路修筑 及环境
保护技术研究》 。 钟 卫 ，男 ，硕士研究 生。
２
３
１０ — ２ ０ ５ ． １ ．
１５ ．
５
０４ 路基高 ． 度的１３ ／ 处 ｊ０ ．
４
２Ｏ ．
注 ：隔离层位置 根据路 基高度 的不同而取值各异 。
引言
１ 蠕变试验
随着我国高速公路建设的飞速发展 ，许多相关
１ １ 试验装置与土样 ．
的技术问题也逐步显现出来 ，其中如何预测与控制 高速公路路基的工后沉降已成为工程师们普遍关注 的技术问题之一 ，针对这一问题许多学者依据现场 沉降观测成果 ，基于诸如神经网络等现代数学方法 提出了许 多关 于 路基 工 后沉 降 的计 算 与预 测方 法… ，为计算高速公 路路基工后沉 降提供 了新 的途径 ，但这些理论与方法大都建立在现场沉降观 测的基础之上，并未涉及到路基土层变形时效特性
似第二定理确定模型试验相似 比，同时采用正交试 验法安排 、规划试验 ，达到以最少的试验次数 、 最 小的试验工作量完成试验任务 。这是一个典型的多
是尽可能地减少试验次数 ；二是在进行较少次数试 验的基础上 ，利用试验数据 ，分析 出指导实践的正 确结论… 。因而 ，科 学 的试验 方法是 使科学 研究 工作达到又好又快又省的有力工具。 比较复杂 的问题往往包含多种因素。把在试验 中考察的有关影响试验指标的条件称为因素，把在 试验中考察的各 种 因素 的不同状 态称 为水平 （ 或 位级 ） ，而且这些 因素与各种水平是互 相交织在一 起的。为了寻求最优化 的生产条件 ， 就必须对各种 因素以及各种 因素的不 同状态进行试验 ，这就是多
２ ４ 正交表选用 ． 由因素位级表可知 ，该模型试验是一个 多因素 （ 个） ７ 、混合位级 （ 中 １ 其 个因素 ４个位级 、６个 因素各 ２个位 级 ）的正交试 验。若不 用正交表设 计 试 验 ，则 要 做 ４×２ ＝２６次 试 验 。现初 步选 定 ５
正交试验设计表 Ｌ （ ，其排列方式如表 ２ ４ｘ ） ２ 所示。表 ２的每一 竖行均代 表要试验 的一组条件 ， 表 有 １ 竖行 ，因此 只需 做 １ 不 同的试 验 。 ６个 ６次
省大量人力、物力、财力和 时间，并取得 可靠的试验结果。 关键词 季节性冻土路基
１ 引 言
凡是要做试验 ，就存在着如何安排试 验和分析 试验结果的问题。科学 的试验方法应做到两点 ：一
草原 、湿地地区季节性冻土路基模型试验 ，主 要模拟含水量的变化 、不同深度的温度变化及不同 路基高度 、不同隔离层设置高度、不同隔离层设置 厚度时路基 的稳定性情况。根据相似第一定理和相
因素 、多位级 的模型试验方案。
２ １ 考 察 因素 ．
路基高度 ，温 度 ，含水 量 ，荷载 ，隔 离层厚 度 ，隔离层设置位置及地下水位的位置。 ２ ２ 因素位级变化 ． 路基 高 度 位 级 ：Ｏ ５ｉ ． ． ｎ，１０ｍ，１５ ｉ，２０ ． ｎ ． ｍ；温度位级 ：Ｉ ２℃ ， 一ｌ ２℃ ；含 水量位级 ：饱
和状态 Ｊ ＝１ ｓ ，参考地 质资料取 Ｓ ＝ ． ；荷载位 。 ０５ 级 ：１ Ｐ ，５ｋ ａ ０ ａ Ｐ ；隔离层厚度位级 ： ． ， ． ｋ Ｏ ２ｉ ０４ ｎ ｍ；隔离层位置位级 ：路基高度 的 １２ ，路基高 ／处 度的 １３处 ；地下水位位置位级 ： ． ／ ０ ５ｍ，１０ｍ。 ． ２ ３ 制定因素与位级 ． 制定出的因素与位级见表 １ 。
因素的试验问题 。对于一个三因素三水平 的试验 ， 如果每一个因素同每一个水平搭配起来进行试验 ， 则需做 ３ ２ ＝ ７次试验 。如果把 ２ ７次试验 全部做 完 ，并对试验结果进行科学处理 ，就可 以圆满解决 上述 问题 。然而 ，人们 容易提 出：能否只做其 中一 部分试验 ，通过分 析就 可 以获得 问题 的圆满解决 呢？而在 比较多的因素试验中，如果是五个因素五 个水平的试验 ，就必须进行 ５ ３１５ ＝ ２ 次试验。这 样 ，试验次数就太多 了。其实 ，３１５次试验不仅 ２ 是不必要 的，而且 当因素 、水平取得更多时，往往 也是不可能做到的。 正交试验法正是在这种情况下应运而生的一种
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钟 卫等：正交试验设计在季节性冻土路基试验中的应用
・ ９・ ２
正交试 验设 计在季节性冻 土路 基试 验 中的应 用 木
钟
摘
卫
朱
明 宋
珲
６０３ ） １０ １
（ 西南交通大学土木 工程学院 四川成都
要 介绍正交试验设计在模型试验设计 中的优 点。结果表 明，采用正交试验设计可以节 模型试验 正交设计
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全 国中文核心期刊 路源自工程 ２０ 年第 １ （ ０７ 期 总第 １０期） ３
地基土蠕变试验 与时 间效应分析 宰
王祥 秋
（ 山大学 环境 与土木建 筑学院 佛
周 治 国
广东佛山 ５ ８ ０ ）（ ２０ ０ 广州市建筑科学 研究 院）
表 １ 因素与 位级 表
ｌ
０５ ．
１ ２
１０ ．
１ ０
０ ２ 路基 硒度的 １２处 ． ／
０５
试验方法 。正交试验法也叫正交试验设计法，它是 用 “ 正交表”来 安排和分析多 因素 问题试 验 的一 种数理统计方法 。这种方法 的优点是试验次数 少 ， 方法简单 ，使用方便 ，效率高 ，效果好 。因此 ，正 交试验法在工农业生产和科学研究领域 中得到广泛 地应用 ， 并取得 了显著 效果 。本文 结合季 节性 Ｊ 冻土路基的模型试验对正交试验设计法的应用作一 简要介绍。
摘 要 基于分级增量循环加卸载方法对某高速公路桥 台地基粉质粘土进行 室内单剪蠕变试 验研 究，并对粉质粘土的瞬态 变形与蠕 变变形特性进行分析 ，由此 对路基沉降量计 算提 出了建 议。研究成果对深入分析粉质粘土变形的时问效应 ，准确计算高速公路地基 工后沉降等具有重要 的理论 与 实际意 义 。 关键词 桥 台地基 单剪蠕变试验 时间效应 工后沉降
半交通部西部交通建设科技项 目 《 高原 湿地 郎川公 路修筑 及环境
保护技术研究》 。 钟 卫 ，男 ，硕士研究 生。
２
３
１０ — ２ ０ ５ ． １ ．
１５ ．
５
０４ 路基高 ． 度的１３ ／ 处 ｊ０ ．
４
２Ｏ ．
注 ：隔离层位置 根据路 基高度 的不同而取值各异 。
引言
１ 蠕变试验
随着我国高速公路建设的飞速发展 ，许多相关
１ １ 试验装置与土样 ．
的技术问题也逐步显现出来 ，其中如何预测与控制 高速公路路基的工后沉降已成为工程师们普遍关注 的技术问题之一 ，针对这一问题许多学者依据现场 沉降观测成果 ，基于诸如神经网络等现代数学方法 提出了许 多关 于 路基 工 后沉 降 的计 算 与预 测方 法… ，为计算高速公 路路基工后沉 降提供 了新 的途径 ，但这些理论与方法大都建立在现场沉降观 测的基础之上，并未涉及到路基土层变形时效特性
似第二定理确定模型试验相似 比，同时采用正交试 验法安排 、规划试验 ，达到以最少的试验次数 、 最 小的试验工作量完成试验任务 。这是一个典型的多
是尽可能地减少试验次数 ；二是在进行较少次数试 验的基础上 ，利用试验数据 ，分析 出指导实践的正 确结论… 。因而 ，科 学 的试验 方法是 使科学 研究 工作达到又好又快又省的有力工具。 比较复杂 的问题往往包含多种因素。把在试验 中考察的有关影响试验指标的条件称为因素，把在 试验中考察的各 种 因素 的不同状 态称 为水平 （ 或 位级 ） ，而且这些 因素与各种水平是互 相交织在一 起的。为了寻求最优化 的生产条件 ， 就必须对各种 因素以及各种 因素的不 同状态进行试验 ，这就是多
２ ４ 正交表选用 ． 由因素位级表可知 ，该模型试验是一个 多因素 （ 个） ７ 、混合位级 （ 中 １ 其 个因素 ４个位级 、６个 因素各 ２个位 级 ）的正交试 验。若不 用正交表设 计 试 验 ，则 要 做 ４×２ ＝２６次 试 验 。现初 步选 定 ５
正交试验设计表 Ｌ （ ，其排列方式如表 ２ ４ｘ ） ２ 所示。表 ２的每一 竖行均代 表要试验 的一组条件 ， 表 有 １ 竖行 ，因此 只需 做 １ 不 同的试 验 。 ６个 ６次
省大量人力、物力、财力和 时间，并取得 可靠的试验结果。 关键词 季节性冻土路基
１ 引 言
凡是要做试验 ，就存在着如何安排试 验和分析 试验结果的问题。科学 的试验方法应做到两点 ：一
草原 、湿地地区季节性冻土路基模型试验 ，主 要模拟含水量的变化 、不同深度的温度变化及不同 路基高度 、不同隔离层设置高度、不同隔离层设置 厚度时路基 的稳定性情况。根据相似第一定理和相
因素 、多位级 的模型试验方案。
２ １ 考 察 因素 ．
路基高度 ，温 度 ，含水 量 ，荷载 ，隔 离层厚 度 ，隔离层设置位置及地下水位的位置。 ２ ２ 因素位级变化 ． 路基 高 度 位 级 ：Ｏ ５ｉ ． ． ｎ，１０ｍ，１５ ｉ，２０ ． ｎ ． ｍ；温度位级 ：Ｉ ２℃ ， 一ｌ ２℃ ；含 水量位级 ：饱
和状态 Ｊ ＝１ ｓ ，参考地 质资料取 Ｓ ＝ ． ；荷载位 。 ０５ 级 ：１ Ｐ ，５ｋ ａ ０ ａ Ｐ ；隔离层厚度位级 ： ． ， ． ｋ Ｏ ２ｉ ０４ ｎ ｍ；隔离层位置位级 ：路基高度 的 １２ ，路基高 ／处 度的 １３处 ；地下水位位置位级 ： ． ／ ０ ５ｍ，１０ｍ。 ． ２ ３ 制定因素与位级 ． 制定出的因素与位级见表 １ 。
因素的试验问题 。对于一个三因素三水平 的试验 ， 如果每一个因素同每一个水平搭配起来进行试验 ， 则需做 ３ ２ ＝ ７次试验 。如果把 ２ ７次试验 全部做 完 ，并对试验结果进行科学处理 ，就可 以圆满解决 上述 问题 。然而 ，人们 容易提 出：能否只做其 中一 部分试验 ，通过分 析就 可 以获得 问题 的圆满解决 呢？而在 比较多的因素试验中，如果是五个因素五 个水平的试验 ，就必须进行 ５ ３１５ ＝ ２ 次试验。这 样 ，试验次数就太多 了。其实 ，３１５次试验不仅 ２ 是不必要 的，而且 当因素 、水平取得更多时，往往 也是不可能做到的。 正交试验法正是在这种情况下应运而生的一种
维普资讯
钟 卫等：正交试验设计在季节性冻土路基试验中的应用
・ ９・ ２
正交试 验设 计在季节性冻 土路 基试 验 中的应 用 木
钟
摘
卫
朱
明 宋
珲
６０３ ） １０ １
（ 西南交通大学土木 工程学院 四川成都
要 介绍正交试验设计在模型试验设计 中的优 点。结果表 明，采用正交试验设计可以节 模型试验 正交设计
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全 国中文核心期刊 路源自工程 ２０ 年第 １ （ ０７ 期 总第 １０期） ３
地基土蠕变试验 与时 间效应分析 宰
王祥 秋
（ 山大学 环境 与土木建 筑学院 佛
周 治 国
广东佛山 ５ ８ ０ ）（ ２０ ０ 广州市建筑科学 研究 院）
表 １ 因素与 位级 表
ｌ
０５ ．
１ ２
１０ ．
１ ０
０ ２ 路基 硒度的 １２处 ． ／
０５
试验方法 。正交试验法也叫正交试验设计法，它是 用 “ 正交表”来 安排和分析多 因素 问题试 验 的一 种数理统计方法 。这种方法 的优点是试验次数 少 ， 方法简单 ，使用方便 ，效率高 ，效果好 。因此 ，正 交试验法在工农业生产和科学研究领域 中得到广泛 地应用 ， 并取得 了显著 效果 。本文 结合季 节性 Ｊ 冻土路基的模型试验对正交试验设计法的应用作一 简要介绍。
摘 要 基于分级增量循环加卸载方法对某高速公路桥 台地基粉质粘土进行 室内单剪蠕变试 验研 究，并对粉质粘土的瞬态 变形与蠕 变变形特性进行分析 ，由此 对路基沉降量计 算提 出了建 议。研究成果对深入分析粉质粘土变形的时问效应 ，准确计算高速公路地基 工后沉降等具有重要 的理论 与 实际意 义 。 关键词 桥 台地基 单剪蠕变试验 时间效应 工后沉降