土工实验数据整理和分析方法研究

苏剑平

摘 要 随着土木工程数量的不断增多以及规模的不断扩张，前期的土工实验工作则成为保障土工工程建设的有力数据支持，可有效避免工程施工建设中危险隐患的潜藏。而在土工实验研究中会获得大量数据，如何高效地对这些数据展开整理与分析，则成为数据实效发挥的关键工作，因此文章将主要针对土工实验数据的整理与分析方法展开研究，以期为相关从业人员提供参考借鉴。

关键词 土工实验数据；整理；分析；方法

对于土工工程施工方案设计而言，前期的土工实验数据精准度会对设计合理性产生直接影响，但由于实验过程中的土体性质较为复杂，再加上质检、采样、运输以及储存等过程中会造成对数据的干扰，最终分析出的实验结果便存在一定误差[1]。正因为土工实验会受到诸多因素的影响，所以我们需要高度中实验数据的整理与分析工作，确保相关因素的干扰性能够减小，从而提高实验数据的精准率，为土工工程施工设计提供正确指导。

1 土工实验数据的主要内容

1.1 土体比重实验

在土工实验过程中，土体比重实验是其中的关键组成内容。通常来讲，处在相同或接近地域环境中，土体比重便会十分接近，但由于在实际实验过程中的全部操作流程繁复，因此相关单位会直接利用过去已经出具的数据直接应用于比重实验，也就导致实验数据出现一定程度的误差。

1.2 土体密度实验

开展土体密度实验能够对土体的内在组成有深入了解，进而了解土体成分性质，为今后的设计与施工提供数据支持。土体密度参数与其重量、孔隙大小和体积等内容密切相关，是土体组成与结构特征的完整反映，所以在实验过程中要尽可能避免对样品的即时性实验，最好要等待样品达到了日常状态后再展开实验，如此可有效提高土体密度数据的精准性。

1.3 土体含水量实验

土体含水量实验作为土工实验中的关键内容，最终实验结果会对土木工程的地基建设形成直接影响，还关系到工程后期的稳定性。地域的不同会导致土体样品中的含水量有所不同，并且可能存在较大差异，所以工作人员在样品收集时要确保其均匀性与代表性，避免最终实验数据对工程建设无实质指导意义。

2 土工实验数据整理与分析方法

2.1 整理整体实验数据，剔除异常情况

在土工实验数据测量中，所得到的初步数据必定会存在相应误差，所以需要结合测量经验与整理统计原则却保证土工实验数据的精准性。具体来讲，需要从如下两点予以把握：①结合土体力学性质去判断实验数据是否合理。倘若土工实验数据中有部分数据与土的力学性质范围明显不相符，在整理过程中可直接剔除。然而实际实验中大多数数据会在特定值域内波动，所以可结合值域间存在差异，剔除掉其中的异常点；②倘若土工实验数据过多，在整理过程中便可采取3σ法则，如果实验数据中存在[ms -3σ，ms +3σ]之外的点，这种概率经由0.27%，所以可将其作为异常实验数据处理掉。当然，判断其是否异常时，也不可单纯依据存在[ms -3σ，ms +3σ]之外便将所有点剔除，可能某一个土样参数处在[ms -3σ，ms +3σ]之外而实际是由于实验本身造成的[2]。

此外，如果土工实验数据获取较少（通常会以30作为中介值去判断数据多或少），则可采取t分布的概率值去替换正态分布概率值，结合t分布函数，得出相应置信水平的实验数据范围：，剩下的点便可作为异常点处理，进一步将实验数据进行整理，为后续分析提供方便。

2.2 分析最小样本数问题

在土工实验中，会因为样本数量不足而导致最终实验结果存在不稳定情况，通过分析可得知对样本数形成影响的因素主要在于工程规模、现场勘察条件与测量精度要求等，所以对于土工实验数据最小样本数问题的分析，需要基于统计特征展开研究。在实际实验过程中，要想确保数据可靠与精准，则需要得到最小样本数，所以在手机实验资料的同时，還会用到贝叶斯方法。一般来讲，土体抗剪强度参数会呈现正态分布，所以在采取贝叶斯分析法时，应当将不同时间段所测得的土工实验数据进行有机结合，得出更为可靠的数据，保证最终实验结果科学合理。这一分析方法在众多大型工程设计指标中得到广泛应用，能够对不同观测数据精准处理，同时与测量数据相结合，按照实验概率规律信息的不同，形成更为可靠的数据分布，从而提升土体抗剪强度参数的合理性与可靠性。

2.3 分析土体性质指标的自相关性

土工实验数据之间可能会存在相关性，通常我们会结合数据间的线性关系去分析土工实验指标与各系数间的相关性，一般来讲会利用相关距离δ进行判断。在相关距离δ中，所有土体性质指标都存在相关性，不过δ为位置变量，只能够通过样本测量获取。在这一过程当中，相关距离δ的测量会用到递推平均法，然而取样间距会对相关距离产生影响，两者呈现正相关态势，一般取样距离与相关距离越大，则达标不同取样点的土体性质间距小，精准性则越高，所以取样距离要尽量大于相关距离[3]。总而言之，结合土工工程对测量精度的要求去确定相关距离范围，同时工作人员结合经验对数据与结果进行分析整理，确保土工实验数据的可靠性。

通过多次测定值的算术平均值，对标准差与变异系数进行计算，能够对实际测量值与算术平均值的变化情况有更为直观的观察。在整理计算指标过程中，倘若测定组数过多，应当结合特性指标法得出实验结果；倘若实验数据过少，则需综合考虑到测定误差、土性不均匀和设备因素的影响，选择标准差均值。另外标准差的绝对值应当在数据整理后，采取图解法或是最小二乘方分析法，对土性指标予以确定，提高实验数据的科学有效性。

3 结束语

总而言之，为了确保土工实验数据充分发挥出对土工工程施工方案设计的指导作用，则需要做好实验数据的整理与分析工作，以合理方法去提升实验数据的精准性与可靠性。文章简单介绍了土工实验数据的整理与分析方法，希望能够为最终土工实验结果的误差减小提供参考借鉴，与实际需求更相符合，进而助推土工行业的发展。

参考文献

[1] 陈莹.土工实验数据整理和分析方法研究[J].建筑工程技术与设计，2015，（27）：1619.

[2] 毛歆燕，庞毅力.土工试验数据可靠性分析方法探讨[J].甘肃科技，2006，22（10）：115-116.

[3] 余海龙.土工实验数据分析方法探讨[J].中国新技术新产品，2015， （21）：132-133.