簡析土工實驗數據分析方法

【摘要】結合實踐來看，影響土工試驗數據的因素有很多個，我們在實驗中應該注意這些影響因素所帶來的實驗數據的結果所存在誤差，數據的實驗結果反應的是整個總體的試驗情況，對于一些存在特殊性的樣品我們將予以提出，從各個角度分析實驗結果，并通過實驗結果輔助建造工程的實施。

【關鍵詞】土工試驗；實驗數據；總體與樣品；分析方法

一、土工試驗數據所涉及內容

1 土的比重實驗

土工試驗過程中，土的比重實驗是非常重要的。一般來說，地域相同或者相近，那么土的比重也將會比較相近。但是，因為在實際操作中，其整個的操作流程比較復雜，所以不同的單位會采用本地所出具的或者考察的相關數據直接進行比重實驗，這樣容易導致實驗數據的誤差存在。

2 土的密度實驗

通過土的密度實驗可以詳細的了解土的組成，可以了解其組成成分的性質，能夠為之后的施工提供更多的參考。土的密度與土粒的重量、孔隙體積、孔隙大小、孔隙水重等等內容息息相關，能夠反映土的組成和基本結構特征。在進行實驗的過程中，要注意盡量避免對取樣即時進行實驗，最好能夠等待土樣達到日常狀態之后再進行試驗，這樣可以讓土密度實驗的結果更加準確。

3 土的含水量實驗

土的含水量實驗可以說是土工實驗中的核心內容，其實驗的情況將會影響到工程地基建設，還會影響到后續工程的穩定性。不同地區的土樣其含水量不同，并存在很大程度上的差異性。實驗人員在進行取樣的過程中，要保證其樣品的均勻性，或者具有代表性，否則進行試驗所獲得的數據就沒有任何指導意義，其數據在實踐應用中的效率和質量也將會呈現大幅度的下降。

二、土性參數實驗結果誤差性的原因

1 土體本身性質導致

依照相關的物理力學和力學性質，我們可以了解到土體的分層具有不均勻性，加上其所處環境的變化，可能發生的雨水沖擊、水文變化、其后影響等等因素，都會讓土體的性質發生改變。這樣在進行土工試驗的時候就非常容易造成實驗結果的差異性，甚至有可能會成為差異產生的主要影響因素。

2 系統誤差

系統誤差是由于儀器的某些不完善、測量技術上受到限制或實驗方法不夠完善沒有保證正確的實驗條件等原因產生。不同的單位所使用的儀器往往不盡相同，所使用的試驗方法也有一定的出入，加上不同的試驗方法讓土工參數出現離散性，其所實驗的數據也就會有所不同。系統誤差的存在可以予以避免，其與偶然誤差不同，這就需要實驗室對設備和系統進行改進。

3 偶然誤差

偶然誤差的特點是它的隨機性。如果實驗人員對某物理量只進行一次測量，其值可能比真值大也可能比真值小，這完全是偶然的，產生偶然誤差的原因無法控制，所以偶然誤差總是存在，通過多次測量取平均值可以減小偶然誤差，但無法消除。偶然誤差的存在屬于客觀存在的現象，其與人為原因所造成的誤差有很大的差別，對于兩者應當予以區分。

三、土工實驗數據分析方法的應用

1 總體試驗結果的檢查，異常數據的處理

土工試驗的數據一般是對某一區域的或某一類的土樣進行的物理性質的測試結果，如果土樣不是很特殊的情況，那么它的測試數據應該在某一范圍內進行波動，在進行實驗時，首先要將必然因素和偶然因素加以分析，并進行消除以免出現由這兩種情況造成的數據差異，根據以下原則進行數據的檢查和修正。

第一，根據土樣的自身特征排除明顯不合理數據

我們在實驗室出現明顯的不合理數據，根據經驗和分析結果，對于不符合正常范圍的數據進行取締，這種異常點是可以直接取消的。如果數據在一般情況下能夠控制在某一范圍內的變動，但是某一點嚴重超出了規定范圍，就屬于異常點，可以剔除。

第二，根據置信水平確定異常點：利用3δ法則確定取舍點，在概率統計中涉及到的3δ法則我們可以知道，在某一區間內[m-3δ，m+3δ]內的概率為99.73%，也就是說落在這個之外的概率僅僅是0.27%，所以我們可以根據這個概率，將落在這個區間之外的樣品點作為一個異常點來處理，但是我們應該注意到，這種方法的前提是所有的樣品點的分布是正態分布，但樣品的容量大于30的時候，我們會認為抽樣與正態是相似的，所以在這種情況下，我們會認為使用這種方法是合理的，一般在比較大型的項目工程中，所采取的樣本數量會很容易達到30個。但是，在實際情況中出現異常點，我們不可直接排除，應分析其出此案的原因，如果檢測的數據均在合理范圍之外，我們則應該考慮整體的變化情況，并且應該重新抽取樣品并做出相應的調整，這種誤差的造成一般是因為必然因素的影響，系統出現的誤差會導致整個樣品數據偏離正常范圍。

2 土工實驗數據中最小樣本數問題

在土工試驗過程中，最小樣本數問題需要引起人們的重視。實驗中的樣本數要選取適當，如果樣本數過小就會影響實驗結果的準確性。但是，樣本數的數量并不是隨意定制的，其受到多種因素的影響，比如工程規模、工程精度要求、現場勘查情況等等。

3 土體性質指標的自相關性的問題

根據以往數據實驗的關聯性，求的往往是其之間的線性相關系數，但是對于其自相關函數通常并沒有表現出線性相關，而是指數相關。因此，不能簡單依照求相關系數的方法判斷其相關性。在進行土工實踐過程中，往往可以通過δ對其獨立性進行判斷。在相關距離范圍內，圖形指標基本相關；在此范圍外，圖形指標基本不相關。但是對于δ事先未知，因此其需要根據樣本測值進行求算，一般使用遞推平均法對相關距離δ進行計算，并使用間距△Z對δ的影響進行綜合考量。一般來說，△Z/δ的數值越大，其各抽樣點的土性越接近相互獨立，抽樣誤差也就越小。

四、結論

總而言之，在進行實驗過程中，由于土體本身所具有的復雜性，土質質檢所存在的物理學特性以及采樣、運輸、存儲等等方面所表現出來的特點，都容易對數據造成一定程度的干擾，致使實驗的結果出現誤差。對此，上文在基于筆者工作實踐，對土工試驗數據分析方法進行了探究，以供廣大同行參考。

參考文獻：

[1]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.

作者簡介：劉建國，男，1977-，漢族，籍貫江蘇省沛縣，大專，實驗測試分析中級工程師，主要從事實驗測試分析及研究工作。