岩土参数的分析与选取

第一节岩土参数的分析与选取

、岩土参数的可靠性

岩土参数是岩土工程设计的基础。岩土工程评价是否符合客观实际，岩土工程设计是否可靠，很大程度上取决于参数选取的合理性。因此，要求所选用的岩土参数必须能够正确地反映岩土体在规定条件下的性状, 能比较真实地估计参数真值所在的区间，从而能够满足岩土工程设计计算的精度要求。

岩土参数可分为两类:

一类是评价指标，用于评价岩土的性状，作为划分地层、鉴定类别的依据；另一类是计算指标，用以设计岩土工程，预测岩土体在荷载和自然因素作用下的力学行为和变化趋势，并指导施工和监测。工程上对这两类岩土参数的基本要求是可靠性和适用性。可靠性是指参数能正确反映岩土体的基本特性，能够较准确地估计岩土参数所在区间。适用性是指参数能满足岩土工程设计的假定条件和计算精度要求。在对岩土工程评价时应对所选参数的可靠性和适用性进行分析，并在此基岩土参数的可靠与否主要取决于两方面的因素：一是岩土结构受扰动的程度；

二是试验方法和取值标准。岩土试样从地层中取出到实验室进行再制样的过程中，土样原来的应力状态及结构均不同程度地受到了扰动。不同的取样方法，所取土样的质量等级不同，对土的扰动程度亦不相同。例如，对于淤泥质黏土采用厚壁取土器锤击法较采用薄壁取土器压入法取样，无侧限抗压强度可降低35%~40%。此外，在实验室制试样过程中，对土样亦有不同程度的扰动。

试验方法对岩土参数也有很大影响，对于同一地层的同一指标，用不同试验标准所得的结果会有很大误差，例如，土的抗剪强度试验可用下列方法测定，而其结果则各不相同。方法有：①室内静三轴试验；②室内直剪试验；室内无侧限抗压强度试验；④原位十字板试验等。因此，进行岩土工程分析评价与设计时，首先要对岩土参数的可靠性和适用性进行分析评价，对土样从采取、制备及测试方法要有全面合理选用。

、岩土参数的统计分析

（一）工程地质单元体的划分

由于自然界中的岩土体成生条件和所处环境的不同，导致岩土体的性 质具有明显的非均 一性和各向异性。不同工程地质单元体的岩土参数具 有较大的变异性，是一个随机变量。而对于同一工程地质单元体来说， 其值域的分布具有相同或相似的规律，可以用数理统计的方法进行分析 与处理。因此，在进行岩土参数的统计分析之前，首先应根据拟建场地 所处的地貌单元、岩性、成因类型、堆积年代等，对勘探深度范围内所 涉及的岩土初步划分工程地质单元（即工程地质层），然后按工程地质 单元体进行岩土参数的统计分析。

（二）各工程地质单元岩土参数的统计分析

岩土工程参数统计的特征值可分为两类：一类是反映资料分布的集中 情况或中心趋势的，它们作为某 批数据 的典型代表，用算术平均值来 表示；另一类是反映参数分布的离散程度的，用标准差和变异系数来表 征。各工程地质单元的平均值f m ，标准差 （7 f （和变异系数

（c ）分别按式（9-1）、式（9-2 ）、式（9-3 ）计算。其计算公式如

下：

(9-1)

式中fi -------- 岩土参数数据；

n ---- 参加统计的数据个数。

（三）岩土参数的变异性等级与变异系数（7、

标准差虽然可以用来衡量参数离散程度，但由于它是有量纲的，只能 用于同一参数的比较，而对于不同参数的离散性则无法进行比较。因此，

r

L A

f K

1

» -i

n-1

Z J n

(9-2)

(9-3)

《岩土工程勘察规范》引入了变异性等级以及变异系数的概念来评价岩土参数的变异特征。

1.岩土参数的变异性等级

为了定量地判别和评价岩土参数的变异特性，以便提出可靠的设计参数值。《岩土工程勘察规范》对其变异性进行了等级划分，见表9-1

^<0.1(MW <5<0.20+2^(13 荃 ^<0.4变却件等级ft中等高

变异系数（c）

岩土参数沿深度变化的特点，可划分为相关型和非相关型两种

1）相关型：岩土参数随深度呈有规律的变化。正相关表示参数随深度的增加而增大，负相关表示参数随深可采用回归分析法求得。由于回归统度的增加而减小。相关系数计作用，减小了参数的随机变异性，提高了预估参数的可靠性。其变异系数可按式（9-4 ）和式（9-5 ）确

(94)

(9-5)

式中——剩余标准差*

一——准差：

X-—相关系数*对吋非til Z=0；F ―术平均值。

目前国内外关于变异系数的研究成果见9-2表和表9-3

9 3 1

2）非相关型：岩土参数随深度呈无规律的随机变化。此时式

（9-5 ）中的丫=0

3.粗差数据的剔除

岩土参数统计分析得出平均值和标准差后，对一些离散性较大的粗差数据应予以剔除，剔除方法有多种，常用的有正负3倍标准差法、

Crubbs法和Chauvenet法。当离差满足式（9-6 ）时，其资料应予剔

除：

式中 d =f i - f m

（T 标准差

g――由不同标准给出的系数，当用正负3倍标准差时取3,用

Crubbs 法和，Chauvenet

法时，由表9-4查得。

三、岩土参数的标准值和设计值

岩土参数的标准值f k是岩土工程设计最基本的代表值，是岩土参数的可靠性估值，是在统计学区间估计理论基础上得到的关于岩土参数母体平均值置信区间的单侧置信界线值。母体平均值卩可靠性估值f k （即标准值）可按下式求得：

#| -加（9-6）

式中；

标准差----- （T

g ----- 由不同标准给出的系数，当用正负3倍标准差时取

3,,用Crubbs法和Chanvent 法时，由表9-4查得。

三、岩土参数的标准值和设计值

岩土参数的标准值f k是的岩土工程设计最基本的代表值，是岩土参数可靠性估

值，是在统计学区间估计理论基础上得到的关于岩土参数母体平均值置信区间的单侧置信界可靠性估线值。母体平均值值f k （即标准值）可按下式求得：