工程地質勘察中的土工參數統計自動化實現方法

盧思宇

(貴州省交通科學研究院有限公司，貴州 貴陽 550003)

工程地質勘察中的土工參數統計自動化實現方法

盧思宇

(貴州省交通科學研究院有限公司，貴州 貴陽 550003)

公路工程地質勘察中的土工參數是進行公路工程地質勘察工作的重要內容之一，對后續公路工程的設計有著非常重要的影響，關系到公路工程建設的質量，土工參數的統計方法在公路工程的勘察工作中作用受到了越來越廣泛的認可，提出了土工參數統計的方法，并結合Visual Basic編程軟件得到了土工參數統計的自動化實現方法。

公路工程；地質勘察；土工參數；自動化；實現方法

1 土工統計內容及方法

1.1 土工統計內容

土工參數的統計的主要的土體的物理力學指標有天然含水量、孔隙比和比重。此外還有粘聚力和內摩擦角和壓縮模量，另外還有承載力。這些需要統計的土工參數需要以現場實際工程地質勘察提供的工程地質資料進行分析，一般與實際的工程地質條件有關，針對具體的統計參數，統計的內容一般包括樣本個數、最大值、最小值、平均值、標準差、變異系數等方面的內容。

1.2 土工參數統計的理論基礎—參數估計

(1)點估計

點估計的統計方法是得到一些樣本參數，然后進行這些參數的推斷和估計，從所選擇的樣本中的樣本觀察值對未知的參數進行估計，是一種對參數采用點估計的數學問題。一般采用的點估計的方法是矩法估計的方法。矩法估計的具體數學過程是假定總體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，采用點估計的方法進行公路工程地質勘察中的土工參數統計時計算土工參數的點估計時，其思路是采用樣本矩進行總體矩的估計，再采用數學計算的方法確定未知的參數。一般會用到所選取的樣本的均值來估計中體的均值，采用樣本計算的方差對總體的方差進行估計。

(2)區間估計

采用用局部來估計預測總體的參數估計方法，對估計的對象不能得到完全正確的結論。估計一般是在某一指定概率下的對要估計的對象作出的假設，因此對于估計的精確度怎樣，采用點估計的辦法一般是無法得到的。在對對象進行統計計算時，需要對估計的誤差進行評定，這樣才能定量的描述估計值與真值的近似程度，得到真值的區間范圍，這樣對真值就會有一個定量的了解。在統計學中，求解一個未知參數，在采用點估計的數學統計方法求出估計值外，還可以求出一個范圍，從這個范圍中可以知道待估計參數的區間范圍，這個范圍是有一定概率的對估計值取值范圍的取值區間。可以反映出待估計值在這個區間范圍的可靠性。工程上將這種方法認定為區間估計的數學統計方法。

1.3 土工參數常用的概率分布模型

(1)均勻分布

假定統計的總體在區間上是服從統計中的均勻分布的規律，在總體中選擇n個樣本，那么采用統計學的計算規律，樣本的平均值和樣本的方差滿足下面的關系式

如果需要進行統計的變量服從均勻分布的規律時，采用矩估計法的統計學計算原理計算均勻分布的區間范圍是符合工程要求的。

(2)正態分布

在土木工程中應用最多的統計學的分布類型就是正態分布，巖土工程中的許多土工參數的分布規律都可以用正態分布來進行描述，正態分布用于描述連續性隨機變量，其分布規律可以用下面的式子來表示

在上式中，采用的平均值和標準差之間的代數關系式，如果需要進行統計的變量服從正態分布的規律時，采用統計學計算原理計算正態分布的區間范圍是符合工程要求的。

2 土工統計方法

除土的抗剪強度指標外，其它土工參數的統計方法一般情況下沒有太大的差異，主要是從平均值、標準差、變異系數、統計修正系數和標準值這幾個方面進行的，對于土的承載力，如果確定承載力的方法是根據土的物理力學指標查表和規范得到的，應該先對土的物理力學指標進行統計分析得到統計值，再將統計值的標準值帶入相關規范進行查表確定。

土的抗剪強度指標的變異系數、統計修正系數和標準值的計算方法和一般土工參數的統計計算方法相同，平均值和方差和一般土工參數的統計計算方法有差別，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得到的結果進行統計計算，另外一種是采用三軸試驗得到的結果進行統計計算。

3 土工參數統計自動化軟件的結構和功能

3.1 軟件結構

進行土工統計時,首先利用數據管理模塊按用戶指定的層號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成果表中找到屬于本層的土工試樣。

土工參數統計軟件的結構圖如圖1所示。

圖1 土工參數統計軟件的結構圖

3.2 軟件功能

(1)數據匯總。

…

SET DBTG= OPEN DATABASE(DIR1. PATH &" TGB.MDB") ' '數據庫

FLAG=0

DO WHILE NOT MYRES.EOF

IF S=MYRES.FIELDS("層號") 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)數據統計。

數據統計主要是應用了服務器應用程序中提供的強大的統計公式。

可以采用上述Visual Basic程序語言進行主要是從平均值、標準差、變異系數、統計修正系數和標準值的統計計算分析，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勘察中的土工參數統計自動化實現方法，完成統計的分層統計成果表可以直接在Excel中打印輸出。

4 結束語

公路工程地質勘察中的土工參數是進行公路工程地質勘察工作的重要內容之一，對后續公路工程的設計有著非常重要的影響，關系到公路工程建設的質量，土工參數的統計方法在公路工程的勘察工作中作用受到了越來越廣泛的認可，本文提出了土工參數統計的方法，并結合Visual Basic編程軟件得到了土工參數統計的自動化實現方法，對提高公路工程地質勘察中的土工參數統計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勘察中的土工參數統計的效率。

[1] 昊貴生.試驗設計與數據處理[M].北京:冶金工業出版社,1997.

[2] GNSmith著.土木工程實用概率和統計[M].曹熾康,等譯.上海:同濟大學出版社,1989.

[3] 朱小林,楊桂林.土體工程[M].上海:同濟大學出版社,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：道路地質勘察。