苏中腹地湖相软土土性参数变异性统计描述

基于江苏中部某高速公路工程地质勘察所提供的大量室内试验测试数据,运用随机场理论,将土层剖面模拟为随机场而非传统意义上的随机变量,提出了基于随机场理论、考虑空间趋势分量的土性参数变异性统计方法,系统地统计分析了苏中腹地湖相软土土性参数的变异特性,对比了实验室物理性质指标参数、变形参数和强度参数变异性特征。统计结果表明,该地区软土实验室物理性质指标参数变异性较小,不存在明显的趋势分量,可用传统方法进行统计估计;实验室变形和强度参数存在明显的趋势分量,统计前需对数据进行回归分析和去趋势化处理,从而基于随机场理论进行统计分析。研究不仅提供了土性参数变异性统计的新方法,而且能对苏中地区工程建设提供必要的参考,为区域性软土土性参数随机场模型的建立打下了坚实的基础。     

天津软土土性指标概率分布统计分析

软土土性指标作为软基处理设计的基本参数,其变化具有很强的地域特征和显著的不确定性。目前,对软土土性指标统计分析集中在软土物理力学指标的相互关系和分布规律等方面,采用的样本为室内试验和原位测试数据,没有考虑不同试验方法对土性指标不确定性分析的影响。将天津软土作为一个独立的统计单元体,研究了该地区软土物理力学指标的变化范围、变异性、指标间的相互关系和各指标的概率分布模型,得到了天津软土物理指标与压缩指标、强度指标间的统计关系经验公式以及土性指标的概率分布模型;并分析了直剪试验、三轴试验、十字板剪切试验3种不同方法抗剪强度试验结果的相互关系,提出了利用随机因子分析法对试验方法不确定性进行概率评定。研究成果为软土地区工程土工参数的取值提供了依据和参考。     

苏中腹地湖相沉积土层相关距离的统计分析

相关距离是用随机场理论建模土层剖面的一个非常重要的参数,也是利用随机场理论进行岩土工程可靠性分析的关键所在。基于苏中地区某建筑工程原位静力触探测试数据中的锥尖阻力指标,针对粉质黏土层,利用不同取样间距对相关距离进行了统计计算,分析了取样间距对相关距离计算结果的影响及原因,提出了实际应用中基于尺度匹配原则的取样间距确定方法;随后,基于江苏中部某高速公路工程地质勘察所提供的大量原位静力触探测试数据,结合相关距离计算的平均零跨距法、递推空间法和相关函数法,对该区湖相沉积土层土性参数的竖直向和水平向相关距离进行了系统地统计分析。研究成果不仅提供了土性参数相关距离计算过程中取样间距的确定原则,而且获得了相关距离的区域性代表值,为区域性土性参数随机场模型的建立打下坚实的基础,能对苏中地区岩土工程可靠性分析提供参考。     

有限数据条件下边坡可靠度分析的Bootstrap方法

基于Bootstrap抽样技术提出了有限数据条件下边坡可靠度分析方法。简要介绍了传统的边坡可靠度分析方法。采用Bootstrap方法模拟了抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性。以无限边坡为例研究了抗剪强度分布参数和分布类型不确定性对边坡可靠度的影响规律。结果表明：基于有限数据估计的样本均值、样本标准差和AIC值具有较大的变异性,这种变异性进一步导致了抗剪强度参数概率分布函数存在明显的统计不确定性。在考虑抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性时,边坡可靠度指标应为具有一定置信度水平的置信区间,而不是传统可靠度分析中的固定值。边坡可靠度指标的置信区间变化范围随安全系数的增加而增大,同时考虑分布参数和分布类型不确定性计算的可靠度指标具有更大的变异性和更宽的置信区间变化范围。Bootstrap方法为有限数据条件下抗剪强度参数概率分布函数统计不确定性的模拟以及边坡可靠度的评估提供了一条有效的途径。     

黄土土性参数的统计分析

讨论了土性参数不确定性的主要来源, 并对黄土高原典型地段黄土土性参数进行了详细地统计分析, 结果表明黄土土性参数的均值、标准差和变异系数具有明显的区域性特点, 土性参数的统计必须针对具体的工程进行。黄土的物理力学指标的分布多服从正态分布, 在边坡可靠度计算中各指标均可用正态分布近似。     

江苏沿海粉土物理力学特性与BPNN预测模型

江苏沿海地层以第四系海相或海陆相交互沉积成因的粉土和淤泥质粉土为主,地下水位高,工程性质较差,直接影响电网基础设施工程建设与后期运营安全。根据现场原位测试和室内试验数据,分析了江苏沿海地区粉土物理力学指标的变化范围、变异性以及指标之间的相互关系,土体黏聚力等力学指标的变异系数值在0.5附近,明显大于土体密度、液塑限等物性指标的变异系数;应用BPNN神经网络方法建立了粉土土性指标的预测模型,结果表明该模型预测效果良好,能反映粉土物理与力学性质指标之间的非线性关系,采用均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)两个指标评价,土体压缩指标的预测精度要优于剪切强度指标。     

非饱和土一维大变形固结模型

基于分段线性差分法,建立了一种非饱和土一维大变形固结模型。该模型可考虑土性参数非线性变化,可计算与分析大变形问题,并编制了Fortran计算程序。在现有解答和试验数据的基础上,对该模型进行了验证,瞬时加载情况下模型数值解与现有解答基本吻合,考虑加载过程下的数值解与试验数据吻合。进行了大变形算例分析,对比了加荷压密与消散固结阶段土层变形,探讨了孔隙气、水渗透系数比对土层沉降量、饱和度和不同应变情况下固结度的影响规律,分析了非饱和土大、小变形固结理论计算孔隙水（气）压和沉降量的差异。     

粘性土土性指标的统计规律研究

论述了导致土性指标不确定性的主要原因,并介绍了抗剪强度指标的统计方法和概型分布拟合检验方法的具体实施步骤。对北京地区粘性土土性指标的统计分析表明:粘土土性指标的均值、标准差和变异系数具有明显的区域特点,力学参数的分布多为正态分布,因而,在工程可靠度的计算中,各指标均可用正态分布来拟合。     

天津港土性相关距离的计算研究和统计分析

相关距离是随机场理论应用于实际工程可靠度分析的一个重要参数。根据随机场理论,对土性参数相关距离的计算方法进行了研究和改进,提出求解相关距离的波动函数法和加权拟合相关函数法,使相关距离的计算更加简便易行,且精度有所提高。结合大量工程地质勘察资料,对天津港地区典型土层的垂直向相关距离及水平向相关距离进行了计算和统计,获得相关距离的地区性代表值,可作为此地区实际工程的参考。同时,对取样间距及土性指标对相关距离的影响进行了分析,提出了当取样间距变化时相关距离的确定原则,并指出相关距离是反映土的空间固有变异性的基本属性,由不同土性指标求得的相关距离值基本相同。     

基于广义Hoek-Brown准则的节理岩体强度及变形参数随机分析

以赞比亚穆利亚希露天矿边坡为工程背景,在岩石力学试验以及现场勘察测绘数据的基础上,构建了以岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和节理调查统计数据为输入参数的概率统计模型,并采用卡方检验对模型进行了吻合度检验。在广义Hoek-Brown准则的基础上,利用MATLAB编程及蒙特卡洛随机分析方法,由输入参数模拟获取节理岩体强度及变形参数的概率分布,得到各参数的取值范围(最小值/最大值)以及平均值、标准差等统计值。采用斯皮尔曼等级相关系数分析了强度及变形参数与各输入参数之间的相关关系。结合边坡工程实例,从破坏概率角度评价了该边坡工程的稳定性状态。该方法可充分考虑节理岩体参数的不确定性和变异性,可为实际工程安全决策提供重要的参考依据。     

Probabilistical distribution statistical analysis of Tianjin soft soil indices

In the design of soft ground treatment, the soft soil indices are the basic design parameter, and their changes have a strong geographical feature and significant uncertainty. Today, the soft soil indices statistical analysis content is mainly in the correlation and distribution regularity of physico-mechanical indices, which lack systematic study in different regions for different types of soft soils, and the statistical samples are from indoor tests and in-situ tests, without considering the impact of different test methods. In this paper, taking the soft soil in Tianjin as an independent statistical unit body, based on studying the change confines, variability, correlation, probabilistical distribution model of soil indices, some statistical relationship empirical formulas and probabilistical distribution models for physical indices, compression index, strength index were obtained; moreover, the correlation of shear strength results by straight shear test, triaxial test, vane shear test are analyzed; and a method for using random factor to evaluate the uncertainty involved in different test methods of soft soil parameters is proposed. The study results provide a basis and reference for defining the values of geotechnical parameters for soft soil.     

模糊聚类在地层分析中的应用

传统上,对于依据原始资料进行地层的划分与合并往往依靠工程师个人的经验与习惯。引入了模糊聚类概念,提出了一种根据基本物理力学指标进行土层归并分类的合理方法,物理意义明确,计算简捷,具有普遍意义。还提出了一种用参数的变异系数来检验模糊聚类结果的方法,使模糊聚类的结果与统计参数对应起来,从而使验证结果满足规范的规定,保证了地层归并的合理性。     

Climate change and soil moisture: A case study

An important aspect of regional climate change is alteration in soil moisture availability. The EPIC (Erosion Productivity Impact Calculator — Sharpley and Williams, 1990) model is applied to estimate soil hydrology consequences in a representative subcatchment (24 km²) of Lake Balaton, Hungary. The study is based on the soil hydrology parameters of the EPIC model, which exhibit a relatively fast response to the climate variations. To specify the regional climate scenario for Hungary in semi-annual time resolution, a statistical approach computing regression between regional and hemispherical mean climate characteristics is employed. The semi-annual scenarios are further refined by applying the principle of geographical analogy. This difference corresponds to a 0.5 °K increase of the hemispherical mean temperature, i.e. the climate after 20–40 years of monotonous warming (IPCC, 1996a). Diurnal statistical parameters which correspond to present (base-line) and future climates of the investigated site are finally introduced into the built-in weather generator of the EPIC model. A supplementary factor of variation in soil hydrology is crop-rotation, responsible for half of the standard deviations, as compared to the hypothetical maize monoculture experiment. Climate generated differences in transpiration, soil moisture content, and crop-available water during water stress days. In connection with the assumed warming, there is a general trend towards drought during the vegetation growing period.     

Use of magnetic signatures to correlate tephra layers in Holocene loessial soil profiles from a small region, SE Iceland

Rock magnetic measurements have been applied to two adjacent loessial soil sections from a small region, SE Iceland. The soils are composed of reworked locally derived sediment (including airfall tephra) and also contain several visible discrete airfall tephra layers. The main magnetic minerals in the airfall tephras are ferrimagnetic (e.g. magnetite) with paramagnetic minerals also present. The main magnetic grain sizes in the tephras are pseudo single domain. The results show that individual tephras do not have unique magnetic signatures that can be used for identification and correlation between sedimentary sequences. However, a correlation of tephra layers was achieved through the application of statistical techniques to a comprehensive dataset of magnetic parameters. Similarity coefficients and Euclidian distance measures were used to identify the best correlation between tephra layers in the two soil profiles. The technique works well providing some tephras present within both profiles have been formally identified (e.g. Oraefajokulla ad 1362) using electron microprobe analyses. Given this initial framework, the statistical analyses of the magnetic parameters can help in the identification and correlation of unknown tephras between two soil profiles.     

广州大学城软土的工程地质性质统计分析

通过对广州大学城软土样基本物理力学指标的室内试验和原位测试数据的数理统计分析,获得了软土的物理力学参数统计值,进而获得了大学城软土的工程地质特性。应用最小二乘法对软土的物理力学指标进行了线性回归分析,得到了指标间的线性相关方程,并应用相关系数的方法来检验相关的显著性程度。统计回归分析成果可为软土物理力学指标间的相互估算做参考,也可为相关规范的修订提供依据。      

电测深资料的相关分析

本文介绍了在水文物探工作中,根据电测深资料的电性参数,用一元线性相关求潜水埋深、粘性土百分含量、含水层厚度及周二元线性相关预报涌水量等水文地质参数的一种数理统计方法。回归方程中各参数之间存在的不同程度的相关关系,不是偶然的巧合,但也不能盲目地认为是一种普遍适用的规律。因为各参数所受影响因素是繁多复杂的。一般来说,对于山间盆地、山前扇裙、湖积冲积平原的水文地质单元,各参数之间的相磁关系较显著些。实际工作说明,用数理统计的方法,对直流电测深资料作定性定量解释是可行的,对于满足相关分析条件的水文地质单元,利用该方法,可以得到比较正确的地质结果。     

宁夏固原地区土壤地球化学背景值分析

土壤背景值反映了一定范围内自然环境与人类活动作用下元素指标含量的本底值。依据宁夏固原地区1∶25 万土地质量地球化学调查取得的2 638件土壤样品,利用遍历循环迭代剔除和统计分析方法,得到了研究区表层土壤中53项元素的地球化学背景值和特征参数。通过与中国表层土壤丰度对比,发现研究区Cd、S含量明显高于全国表层土壤丰度,但处于安全限值内; 不同地貌类型下的元素含量差异不仅受成土母质、成壤环境等外部自然条件的影响,也反映了人类活动对土壤环境的扰动。研究可为农业可持续开发与合理利用提供较为可靠的数据支撑。     

土壤经验入渗指数的移动窗口统计特性

以中国科学院禹城综合试验站的试验田为研究对象,采用移动窗口统计的原理与方法,计算各"窗口"的入渗指数的统计参数.根据这些统计参数初步分析土壤经验入渗指数的空间分布特征、局部异常现象和移动"窗口"的某些统计特性.结果表明:①该区土壤经验入渗指数在空间上表现为非均质与各向异性;②在同一条件下,尺寸不同的"窗口",其统计结果存在明显差异;③在"窗口"尺寸相同的情况下,"窗口"的不同取法也会造成结果的差异.