靜力觸探識別場地土層分布的貝葉斯學習方法研究*

胡 越 王 宇

(香港城市大學建筑學及土木工程學系，香港 999077，中國)

0 引 言

地層結構是復雜且漫長的地質作用的結果，在空間上呈現出變異性。在巖土工程勘察中，準確表征地層結構及其空間變化規律對巖土工程設計、分析和施工尤為關鍵。靜力觸探試驗(CPT)是實際工程中常用的一種原位測試方法。CPT將帶有傳感器的觸探桿勻速壓入試驗土層，通過連續測量錐尖阻力qc，側摩阻力fs，孔隙水壓力u等數據，來確定場地土體的物理力學特性隨深度的變化。由于不同種類的土層物理力學性質有明現差異，在穿越不同種類的土層時CPT數據曲線會發生明顯的變化。故利用CPT數據曲線可有效地識別相鄰土層的邊界。近年來，國內外眾多學者對基于CPT的土體分層分類方法進行了大量研究。劉松玉等(2013)認為CPT在實際工程中能夠準確地對土體進行分類并劃分土層邊界。蔡國軍等(2009)應用聚類分析理論對若干典型場地的CPT數據進行了土體分層研究。Robertson(2009)根據大量CPT實測數據提出基于土的行為特性的土性分類標準。Hegazy et al.(1996)和Tumay et al.(2008)采用模糊理論對CPT數據曲線進行土層分界和土體分類。Wang et al.(2013)提出了一種貝葉斯方法對CPT數據曲線進行分層。

CPT通常是在一個設計勘探位置垂直于地表進行的。大部分對于CPT的研究都只針對于單一CPT探測點沿深度方向的數據。真實的地層結構往往在水平方向亦呈現出變異性。而實際工程中，由于時間和預算的限制，工程場地中的CPT探測點數量有限且分布稀疏。如何準確推測CPT探測點之間大部分未測區域的數據和分層情況是巖土工程勘察中棘手的難題。……