重型超重型动力触探锤击数修正系数外延研究.pdf

第 4 6卷 第 1期 2 0 1 5牟1月 人 民 长 江 ya n g t z e ri v e r vo 1 46 no 1 j a n ， 2 0 1 5 文章 编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 3 0 0 6 重型超重型动力触探锤击数修正系数外延研究 李 会 中 ， 郭 飞 ， 潘 玉 珍 2 ， 谢 实 宇 ， 肖 云 华 2 ( 1 长江勘测规划设计研 究有 限责任公 司， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ； 2 长 江三峡勘 测研 究院有 限公 司， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 ； 3 河海大学 地 球科学与工程学院 ， 江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ； 4 三峡 大学 土木 与建筑学 院， 湖北 宜 昌 4 4 3 0 0 2) 摘要 ： 西部地区河床覆 盖层深厚且成因杂、 结构散 、 颗粒粗 ， 勘 探取样 与原位测试是 水 电工程 地质勘察 中常遇 的技 术难题 。利 用麦夸特 法与通 用全局优化 法相 结合 的优 化算 法， 基 于 1 s t o p t 数 学优化分析软 件 ， 对现行规 范中重型 、 超重型动力触探 锤击数修 正 系数进行 了拟合研 究。给 出了双 因子 ( 杆长 、 实测锤 击数) 动力触探锤 击数修 正 系数拟合 函数 与外延修 正 系数 ， 并应 用于金 沙江乌东德 水电站 。研 究成 果不仅扩展 了动力触探 应用 范围 ， 而且为测试数据批量化计算与查表 内插 处理提供 了便 利 ， 可供河床 深厚覆盖层地 区水 电工程勘察参 考 使 用 。 关键词 ： 动力触探 ； 修 正 系数 ； 麦夸特法 ；全局 优化法 ；非线性拟合 中图法分 类号 ： p 6 4 2 文献标 志码 ：a do i ： 1 0 1 6 2 3 2 j c n k i 1 0 0 1 4 1 7 9 2 0 1 5 0 1 0 0 8 目前 ， 我国水电开发主要集中在西部地区， 而西部 地区因构造活动频繁 、 河流作用强烈、 地质灾害频发 ， 河床 覆盖 层往 往厚 度 较 大 ( 厚度 动辄 数 十米 甚 至 上百 米 ) 、 成 因 复 杂 ( 冲 积 、 洪 积 、 坡 积 、 崩 积 、 滑 坡 堆 积 混 杂 ) 、 结 构松 散 ( 呈 颗 粒状 、 无 胶结 ) 、 颗 粒 较 粗 ( 以 卵 、 砾 石或 碎 、 块 石 等粗 粒 为 主 ) ， 故 河 床 覆 盖 层 ( 尤 其 是 深厚河床覆盖层 ) 不仅成为西部水电开发常见工程地 质问题 ， 而 且其 勘探 取 样 与原 位 测 试 也 成 为水 电工 程 地质勘 察 中常遇 技术 难题 。 河 床 深厚 覆 盖层 钻 进 ( 造孔 ) 难 、 取 原 状 样 更 难 ， 其工 程特 性研 究主 要 依赖 现 场 原 位 测试 ， 然 而 往往 受 现场 试验 条件 所 限 ， 适 于 河 床 深 厚覆 盖 层 原 位 测试 的 方法相当少。动力触探( d p t ) 因操作简单 、 适用土类 多而倍 受 青 睐 ， 成 为西 部 地 区河 床覆 盖 层 原 位 测试 最 常用 的方 法之 一 。 根据 工程 手册 和 现 行 规范 ， 动 力触 探 应 用 一 般 局 限于深厚覆盖层浅表部 ( 约 2 0 m范围内) ， 如 岩土工 程勘察规范 ( g b 5 0 0 2 12 0 0 1 ) 附录 b圆锥动力触探 锤击数修正表 b 0 1 、 表 b 0 2 ， 重型 、 超重型 圆锥动 力触 探适 用范 围分别 为 ， 杆长 2 0 m、 锤击 数 5 0与杆 长 1 9 m、 锤击数 4 0 。 目前 ， 对 于 超 出 其适 用 范 围 的情 况该 如何 处 理 ， 除 个 别 学 者 提 出简 单 处 理 方 法 ( 即 超 过 2 0 m则 以杆长 2 0 m 的修 正 系数对 锤击 数进行 杆 长 修 正 ) 与原 机 电部 第 三 勘 察 研 究 院 ( 简 称 “ 机 电 三 院” ) 根据其工程经验建立的动力触 探修正系数 与杆 长( 1 0 0 m以内) 关 系外 ， 尚无成熟经验借鉴与公认标 准可依 。 为 了便 于现 行规 范 的 应用 ( 改修 正 系 数 内插 为 计 算 ) 与动力 触 探 方 法 适 用 范 围 的扩 展 ， 本 文 采 用 麦 夸 特法 ( l e v e n b e r gma r q u a r d t ) 、 通 用 全 局 优 化 法 ( u n i v e r s a l g l o b a l o p t i m i z a t i o n ) 相结合的优化算法 ， 利用 1 s t o p t ( f i r s t o p t i m i z a t i o n ) 数 学 优 化 分 析 软 件 ， 进 行 圆 锥动力触探锤击数修正拟合与误差分析， 给出了基 于 杆长 和 实测锤 击数 的双 因子 重 型 、 超 重 型 动 力 触探 修 正系数拟合 函数 、 适用范 围及锤击数修正表 ( 外 延) ， 并应用于金沙江乌东德水电站坝址河床深厚覆盖层动 收 稿 日期 ： 2 01 41 02 0 基金项 目： 水利部公益性行业科研 专项 经费项 目( 2 0 1 2 0 1 0 3 9 ) 作者简介 ： 李会 中， 男 ， 教授级 高级 工程 师 ， 主要从 事 水利水 电 ( 岩土 ) 工程勘 察、 设 计 生产与科 研 工作。em a i l ： l i h z 8 1 6 3 第 1 期 李会 中， 等： 重 型超 重型动力触探锤击数修 正系数拟合与外延研 究 3 1 力 触 探锤 击 数修 正 ， 可 供 西 部 等 河 床 深 厚 覆 盖 层 地 区 水 电工 程勘 察 实践 参考 与 借鉴 。 1 原理 方法 对于复杂的多元非线性 问题 ， 只有采用合适 的处 理方法才能建立符合实际的数学模型， 并求得最优解。 下 面 简单介 绍 一下 麦 夸 特 法 ( l e v e n b e r gma r q u a r d t ) 、 通 用全 局优 化 法及 1 s t o p t 数 学 优化 分析 软件 。 1 1 麦夸特法 麦夸特法是解决非线性拟合 问题 的有效方法 ， 也 是 目前非线性方程求解领域研究和使用最频繁的方法 之 一 。其 主要 原 理 就是 通 过定 义合 理 的 目标 函数 ， 利 用迭代程序计算残差平方和来评估是否达到最佳拟合 效果 。当残差平方和达到最小值时 ， 迭代过程结束 ， 得 到即为最优拟合 函数 。它的优点在于在极小点附近有 较快 的收敛 速 度 ， 从 而很 快 找到 最优 解 。 对于工程中的数据拟合问题 ， 可通过定义合理的 目标 函数 ， 进 而 可形 成非 线 性 函数 的平 方和 ， 目标 函数 的最 小 化形 成 了非 线性 最小 二乘 问题 。 ( 1 )目标函数 的定义 。最小二乘问题可以写成 mi n i mi z e f ( ) =r ( ) r( ) ( 1 ) 式 中 ， r( )= ( )一y ( ) ， 为 未 知变 量 ； ( z ) ， y ( )分别为节点位置 向量 的预测值和真实值。 ( 2 )目标 函数的偏导数。 目标 函数对未知变量 的一 阶偏 导 为 v ) =2 v r( ) r ( ) ( 2 ) 同理 ， 目标 函数 对 未知 变 量 的二 阶偏 导为 v 厂 ( ) =2 v r( ) 。 v ( )+2 b( ) ( 3 ) m b ( )= r ( ) v 尺 ( ) ( 4 ) ( 3 )搜 索方 向。通 过将 目标 函数 的一 阶偏导 设 为 v r( ) v r ( )+m ， d ：v尺( ) v r( ) ( 9 ) 式 中 ， “ = “+0 d 照常 使用 ， 其 中 0。 1 2全局优化 法 全局 优化 法研 究 的是 目标 函数 在某个 区域上 全 局 最优点的特征和计算方法 。全局优化 问题 ( g l o b a l 叩一 t i mi z a t i o n p r o b l e m) 一 般可 以表 示 为 g l o b a l m i n - 厂 ( ) ， s t x e s 式 中 ， s为可 行 域 ， 是 r 中一 个 非 空集 合 ； ， ( )为 目 标函数 ， 是定义在 s上 的实值 函数 。如果 存在某 个 占 0， 对 所 有 满 足 一 的 s， 有 ， ( ) )， 点 s称 为 局部 极 小 点 ( 1 o c a l m i n i m u m) 。 如果对于所有的 s， 有厂 ( )厂 ( )， 则 s 是 一个 全局 极小 点 ( g l o b a l mi n i mu m) 。 1 3 1 s t o p t ( f i r s t o p t i mi z a t i o n ) 软件 1 s t o p t ( f i r s t o p t i mi z a t i o n ) ， 是 七维高科有 限公 司 ( 7 d s o f t h i g h t e c h n o l o g y i n c ) 独立 开发 的一套 数 学 优 化分 析综 合 工具 软件 包 ， 其 功 能强 大 ， 可 广泛 应用 于 模 型 自动优 化率 定 、 参 数 估 计 、 任 意 模 型 公 式线 性 、 非 线性拟合 、 回归 ， 非线性方程组求解等 ， 拥有麦夸特法 ( l e v e n b e r gma r , q u a r d t ) 、 准 牛顿 法 ( q u a s i n e w t o n ) 、 简面 体爬 山 法 ( s i m p l e x me t h o d ) 、 差 分 进 化 法 ( d i f f e r e n t i a l e v o l u t i o n ) 、 最大继承法( ma x i m p l e m e n t a t i o n o p t i mi z a t i o n ) 、 遗传算法( g e n e t i c a l g o r i t h m) 等 1 3种优化 算法 ， 其 计算 核 心 是 通 用 全 局 优 化算 法 ( u n i v e r s a l g l o b a l o p t i m i z a t i o n ) ， 最 大特点 是 克服 了 当今世 界上 在 优化计算领域 中使 用迭代法必须 给出合适初值 的难 题 ， 而由 1 s t o p t 随机给 出， 通 过其独特 的全局优化算 法 ， 最终找出最优解。 2 函数拟合与误差分析 o ， 以达 到将其 最 小化 的 目的 ， 即 =0， 则 v ， = 2 1 函数 拟合 v + ( )=0 设搜索方向为 d ， 则 v d =v 将 ( 5 ) 式 代 入 ( 3 ) 式 ， 得 到 v r( ) 7 r( )+b( ) d = ( 5 ) v r ( ) 7 r( ) ( 6) 忽 略 b( )， 上 式变 为 v r( ) v ( ) d = v r( ) v ( ) - ( 7) = +o d ( 8 ) 以上 两式 为 高斯 一牛顿法 ( g a u s s n e w t o n me t h o d ) 。 麦夸特法搜索方 向由下式给出 根据 岩土工程勘 察规范( g b 5 0 0 2 12 0 0 1 ) 附 录 b圆锥动力触探锤击数修正表 b 0 1 、 表 b 0 2， 重 型 、 超 重型 动力 触探 锤击 数修 正 系数如 表 1 ， 2 。 现将杆长 (l) 和实 测锤击数 (n t 6 3 5) 作为 自变 量 ( ， l ， ) 、 将 修 正系 数 (o t ) 作 为 因变量 (z ) ， 采 用 麦 夸特 法与通 用全局优 化法相 结合 的优化算法 ， 利 用 1 s t o p t 数学 优 化分 析软 件 ， 分 别 对 重型 、 超 重 型动 力 触 探 锤击 数修 正进 行 多项式 、 对 数多 项式 函数 拟合 ， 分别 得 出如 下 多 项 式 ( 1 0) 、 ( 1 1 ) 及 对 数 多 项 式 ( 1 2 ) 、 ( 1 3 ) 。 z = 厂 ( ， y ) =p 1+p 2 +p 3 +p 4 x + p 5 +p 6 y+p 7 y +p 8 y +p 9 y +p l o y ( 1 0) 3 2 人 民 长 江 表 1 重 型圆锥动 力触 探锤 击数修正系数 ( 1 ) 、 y一 v 1 2 0 1 5 2 o 2 5 3 0 3 5 4 0 其 中 ， p l =1 3 4 2 6， p 2=一 0 0 1 0 5 ， p 3=0 0 0 0 1 ， p4 = 9 2 59 6 1 0 ， p 5 ： 一 1 3 0 7 8 1 0 ， p6 = 一 0 0 9 3 8， p7 = 0 01 0 9， p8= 一0 0 0 0 9， p9 = 3 3 3 9 5 1 0 ， p1 0 = 一 5 0 7 4 8 x 1 0 。 z =i厂 ( ， y ) =p 1+p 2 x+p 3 。+p 4 x + p 5 + p 6 x +p 7 y+p 8 y +p g y +p l o y +p l l y ( 1 1 ) 其 中 ， p l= 1 3 4 3 5 ， p 2=一0 0 6 8 0 ， p 3：0 0 0 7 7 ， p 4 =一0 0 0 0 4， p5 = 一 9 4 48 3 1 0一 ， p6 = 一 8 2 9 4 0 x 1 0一 ， p 7 = 一0 1 51 0， p8 = 0 0 2 5 2， p9 = 一0 0 0 2 3， pl 0 = 0 0 00 1， pl 1= 一 1 8 4 9 1 1 0 。 z=， ( ， y )= p 1 p 2 1 n p 3 ( 1 n x ) + p 4 l n y+ p 5 ( 1 n y ) 1+p 6 l n x+ p 7 ( 1 n x ) +p 8 l n y p 9 ( 1 n y ) + p l o ( 1 n y ) ( 1 2) 其中， p l=1 0 3 5 3 ， p 2=0 4 0 8 0 ， p 3=0 0 3 9 6 ， p 4= 0 0 8 9 8， p 5 = 一0 0 2 4 5， p6 = 一0 4 0 6 4， p7 =0 0 3 9 4， p8 = 0 1 5 3 7， p9 = 一 0 05 8 2， p1 0 = 0 o1 1 9 。 z=， ( ， y )= p l + p 2 1 n + p 3 ( 1 n ) + p 4 ( 1 n x ) + p 5 l n y+ p 6 ( 1 n y ) 。 1 p 7 l n + p 8 ( 1 n ) +p 9 ( 1 n x ) +p 1 o l n y+p 1 l ( 1 n y ) ( 1 3 ) 其 中 ， p 1= 1 0 1 8 5 ， p 2=一0 5 4 1 4 ， p 3=0 1 9 5 0， p 4 = 一 0 0 25 1， p5 = 一 0 1 05 1， p6 =0 0 0 4 1， p = 一 0 51 5 8， p8=0 1 8 4 4， p9= 一 0 0 2 3 7， p1 0= 一 0 0 33 1， pl 1= 一 0 001 1 。 2 2 误差分析 1 s t o p t 软件拟 合 函数 误 差 分 析 如表 3 ， 由表 可 见 ， 拟 合得 到 的多项式 、 对 数多 项式 与规 范表 相 比 ， 都 具较 高 的拟合 精 度 ， 但 相 对 而 言 ， 对 数 多 项 式 拟 合 效 果 更 优 ； 对数 多项 式均 方差 小 于 0 0 0 6 1 、 残 差平 方 和小 于 0 0 0 4 4 、 相关 系数 大 于 0 9 9 9 0 、 决 定 系 数 大 于 0 9 9 7 9， 精度极 高 。 表 3拟 合函数误 差分析 3 适用范围及外延取值 由拟 合 函数 与规 范 表格 数 据 误 差 的分 析 表 明 ， 对 数多项式拟合 函数精度极高， 这就为确定动力触探方 法适用范 围与锤击数修正系数外延取值奠定了数学理 论基 础 。 3 1 函数拟合 就数 学意 义 而言 ， 当实测 锤 击 数 ( ) 取 规 范 数 据 最 大值 且 修 正 系数 ( z ) 趋 于 零 时 ， 由拟 合 函数 z = ，y )求得 的杆长(y) 最大值 即为动力触探理论上 的最 大适 用 范 围 ， 即 ： ( 1 )当 =5 0 、 z = 0时 ， 由式 ( 1 2 ) 可得 y = 6 0， 即重型 圆锥 动力 触探适 用 范 围为杆 长 06 0 m； ( 2 )当 = 4 0 、 z = 0时 ， 由式 ( 1 3 ) 可 得 y =1 2 7 ， 即超重 型 圆锥 动 力触探 适用 范 围为杆 长 01 2 7 m。 3 2 外 延取值 为便 于 直 接 查 表 引 用 或 内 插 取 值 ， 分 别 由 式 ( 1 2 ) 、 式 ( 1 3 ) 给 出 了重 型 、 超重 型 圆锥 动 力 触 探 锤 击 数 修正 系数 外延 部分数 据 ( 如 表 4 、 5 ) ， 对 表 1 、 表 2进 行适当扩展。 4 方法对 比与实例 分析 4 1 方法对 比 动力触 探试 验影 响 因 素较 多 ， 但 一 般 须考 虑 杆长 、 锤击数等 ， 为了说 明前述麦夸特法、 通用全局优 第 1期 李会 中， 等 ： 重型超重型 动力 触探 锤击数修正系数拟合 与外延 研究 3 3 化法相结合优化算法拟合函数 ( 以下简称 “ 麦 一通 拟 合 法 ” ) 的效果 ， 下 面 将 其 特 征 值 与机 电 三 院法 ( 机 电 三院根据其工程经验建立的圆锥动力触探锤击数修正 系数与杆长关系表) 进行对 比分析 ， 如表 6 。 表 4重型 圆锥 动力触探锤击数修正 系数外 延 ( a 1) y l x 一 6 3 5 y l 一 6 3 5 m 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 5 0 m 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 5 0 2 1 o 0 1 0 o 1 o 0 1 o 0 1 0 o 1 o 0 1 o 0 1 o 0 3 2 0 6 4 0 5 4 0 4 6 0 4 0 0 3 5 0 3 o o 2 7 o 2 3 0 1 8 4 0 9 6 0 9 5 0 9 3 0 9 2 0 9 0 0 8 9 0 8 7 0 8 6 0 8 4 3 4 0 6 3 0 5 2 0 4 4 0 3 8 0 3 3 0 2 8 0 2 5 0 2 1 0 1 6 6 0 9 3 0 9 0 0 8 8 0 8 5 0 8 3 o 8 l 0 7 9 0 7 8 0 7 5 3 6 0 61 0 5 0 0 4 2 0 3 6 0 31 0 2 7 0 2 3 0 2 0 0 1 4 8 0 9 0 0 8 6 0 8 3 0 8 0 0 7 7 0 7 5 0 7 3 0 7 1 0 6 7 3 8 0 6 0 0 4 9 0 41 0 3 4 0 2 9 0 2 5 0 21 0 1 8 0 1 3 1 o 0 8 8 o 8 3 0 7 9 0 7 5 o 7 2 o 6 9 o 6 7 0 6 4 0 61 4 0 0 5 9 0 4 7 0 3 9 0 3 3 0 2 8 0 2 3 o 2 0 0 1 6 0 1 1 1 2 0 8 5 0 7 9 0 7 5 0 7 0 0 6 7 0 6 4 0 6 1 0 5 9 0 5 5 4 2 0 5 7 0 4 6 0 3 8 0 3l 0 2 6 0 2 2 0 1 8 0 1 5 0 1 0 1 4 0 8 2 0 7 6 0 7l 0 6 6 0 6 2 0 5 8 0 5 6 0 5 3 0 5 0 4 4 0 5 6 0 4 4 0 3 6 0 3 0 0 2 5 0 2 o 0 1 7 0 1 3 0 0 8 1 6 0 7 9 0 7 3 0 6 7 0 6 2 o 5 7 0 5 4 0 5 1 0 4 8 0 4 5 4 6 0 5 5 0 4 3 0 3 5 0 2 8 0 2 3 0 1 9 0 1 5 o 1 2 0 0 7 1 8 0 7 7 0 7 0 0 6 3 0 5 7 0 5 3 0 4 9 0 4 6 0 4 3 0 4 0 4 8 0 5 4 0 4 2 0 3 4 0 2 7 0 2 2 0 1 8 0 1 4 0 i l o o 6 2 0 0 7 5 0 6 7 0 5 9 0 5 3 0 4 8 0 4 4 0 4l 0 3 9 0 3 6 5 0 0 5 3 0 41 0 3 2 0 2 6 0 21 0 1 7 0 1 3 0 1 0 0 0 5 2 2 0 7 3 0 6 4 0 5 8 0 5 2 0 4 7 0 4 3 0 4 0 0 3 7 0 31 5 2 0 5 2 0 4 0 0 31 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 2 0 0 9 0 0 4 2 4 0 71 0 6 2 0 5 5 0 4 9 0 4 5 0 4 0 0 3 7 0 3 3 0 2 8 5 4 0 51 0 3 8 0 3 0 0 2 4 0 1 9 0 1 4 0 1 l 0 0 8 0 o 3 2 6 0 6 9 0 6 0 0 5 3 0 4 7 0 4 2 0 3 8 0 3 4 0 31 0 2 5 5 6 0 5 0 0 3 7 0 2 9 0 2 3 0 1 8 0 1 3 0 1 0 0 0 7 0 0 2 2 8 0 6 8 0 5 8 0 5 0 0 4 4 o 3 9 0 3 5 o 3 1 o 2 8 0 2 3 5 8 0 4 9 0 3 6 0 2 8 0 2 2 o 1 7 o 1 2 0 o 9 o o 6 o o 1 3 0 0 6 6 0 5 6 0 4 8 0 4 2 0 3 7 0 3 3 0 2 9 0 2 6 0 2 0 6 0 0 4 8 0 3 5 0 2 7 0 21 0 1 6 0 1 2 0 0 8 0 o 5 0 表 5超重型圆锥动 力触探锤 击数修正系数外延 ( 2) y一 x一 v l 2 0 yl 一 2 o i ii 1 3 5 7 9 1 0 1 5 2 o 2 5 3 o 3 5 4 0 m 1 3 5 7 9 1 0 l 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 1 1 o 0 1 0 0 1 0 0 1 0 o 1 0 0 1 o 0 1 o 0 1 o 0 1 0 0 1 o 0 1 0 0 1 o o 6 3 o 7 7 0 5 6 0 4 7 o 4 2 0 4 0 0 3 9 0 3 6 0 3 4 0 3 l 0 2 8 0 2 4 0 1 9 2 0 9 6 0 9 2 0 9 1 0 9 0 0 9 0 0 9 0 0 9 0 0 8 9 0 8 9 0 8 8 0 8 8 0 8 8 6 5 0 7 7 0 5 5 0 4 6 0 4 2 0 3 9 o 3 9 0 3 6 o 3 3 0 3 o 0 2 7 0 2 3 0 1 8 3 0 9 4 0 8 8 0 8 6 0 8 5 0 8 4 0 8 4 0 8 4 0 8 3 0 8 2 0 8 2 0 8 1 0 8 1 6 7 0 7 7 o 5 5 0 4 6 o ， 4 l 0 3 9 0 3 8 0 3 5 o 3 3 o ， 3 0 0 2 6 0 2 2 o 1 7 、 5 0 9 2 o 8 2 0 7 9 0 7 8 0 7 7 0 7 7 0 7 6 0 7 5 0 7 4 0 7 3 0 7 2 0 7 2 6 9 0 7 7 0 5 5 0 4 5 o 4 1 0 3 8 0 3 8 0 3 5 0 3 2 0 2 9 o 2 6 0 2 2 0 1 7 7 0 9 0 0 7 8 0 7 5 0 7 4 0 7 3 0 7 2 0 7 1 0 7 0 0 6 8 0 6 8 0 6 7 0 6 6 7 1 0 7 7 o 5 5 0 4 5 0 4 o 0 3 8 0 3 7 0 3 4 0 3 2 0 2 9 0 2 5 0 2 l o 1 6 9 0 8 8 0 7 5 0 7 2 0 7 0 0 6 9 0 6 8 0 6 7 0 6 6 0 6 4 0 6 3 0 6 2 0 6 2 7 3 0 7 7 0 5 4 o 4 5 0 4 0 0 3 8 0 3 7 0 3 4 0 3 1 0 2 8 0 2 4 0 2 o 0 1 5 1 1 0 8 7 0 7 3 0 6 9 0 6 “ 0 6 6 0 6 6 0 6 4 o 6 2 0 6 l 0 6 0 0 5 9 0 5 6 7 5 o 7 7 0 5 4 o 4 4 0 4 0 0 3 7 0 3 6 0 3 3 0 3 1 0 2 8 0 2 4 o 2 0 0 1 5 l 3 0 8 6 0 7 1 0 6 7 0 6 5 0 6 4 0 6 3 0 6 1 0 6 0 0 5 8 0 5 7 0 5 5 0 5 3 7 7 0 7 7 o 5 4 0 4 4 0 3 9 0 3 7 0 3 6 0 3 3 0 3 0 o 2 7 0 2 3 0 1 9 0 1 4 l 5 0 8 6 0 6 9 0 6 5 0 6 3 0 6 2 0 6 l 0 5 9 0 5 8 0 5 6 0 5 5 0 5 3 0 5 0 7 9 0 7 6 0 5 3 o 4 4 0 3 9 0 3 6 o 3 5 0 3 2 0 3 0 o 2 6 0 2 3 0 1 8 0 l 3 1 7 0 8 5 0 6 8 0 6 3 0 6 1 0 6 0 0 6 0 0 5 7 0 5 6 0 5 4 o 5 3 0 5 0 0 4 8 8 1 o 7 6 0 5 3 0 4 3 0 3 8 0 3 6 0 3 5 0 3 2 0 2 9 0 2 6 0 2 2 0 1 8 0 1 3 l 9 0 8 4 0 6 6 0 6 2 0 6 0 0 5 8 0 5 8 0 5 6 0 5 4 0 5 3 0 5 1 0 4 8 0 4 6 8 3 0 7 6 o 5 3 0 4 3 0 3 8 0 3 5 0 3 5 0 3 1 0 2 9 0 2 6 0 2 2 0 1 7 0 1 2 2 l 0 8 3 0 6 7 0 6 1 0 5 8 0 5 6 0 5 6 0 5 4 0 5 3 0 5 1 0 4 9 0 4 6 0 4 3 8 5 o 7 6 0 5 3 0 4 3 0 3 8 0 3 5 o 3 4 0 3 1 0 2 8 0 2 5 o 2 l 0 1 7 0 i 1 2 3 0 8 2 0 6 6 0 ， 6 0 0 5 7 0 5 5 0 5 4 0 5 3 0 5 1 0 4 9 0 4 7 0 4 5 0 4 2 8 7 o 7 6 0 5 2 0 4 2 0 3 7 0 3 5 0 3 4 0 3 1 0 2 8 0 2 5 0 2 1 o 1 6 0 1 】 2 5 0 8 2 0 6 5 0 5 9 0 5 5 0 5 4 0 5 3 0 5 1 0 5 0 0 4 8 0 4 6 0 4 3 0 4 0 8 9 0 7 6 0 5 2 0 4 2 0 3 7 0 3 4 0 3 3 0 3 0 0 2 7 0 2 4 0 2 0 0 1 6 0 1 0 2 7 0 8 2 0 6 4 0 5 8 0 5 4 0 5 3 0 5 2 0 5 0 0 4 8 0 4 6 0 4 4 0 4 1 0 3 8 9 l 0 7 6 0 5 2 0 4 2 0 3 7 0 3 4 0 3 3 0 3 0 0 2 7 0 2 4 0 2 0 0 1 5 0 1 0 2 9 0 8 l 0 6 4 0 5 7 0 5 3 0 5 2 0 5 1 0 4 9 0 4 7 0 4 5 0 4 3 0 4 0 0 3 7 9 3 0 7 6 0 5 2 0 4 1 0 3 6 0 3 4 0 3 3 0 2 9 0 2 7 0 2 3 0 1 9 o 1 5 0 o 9 3 1 0 8 1 0 ， 6 3 0 5 6 0 5 2 0 5 1 0 5 0 0 4 8 0 4 6 0 4 4 0 4 2 0 3 9 0 3 5 9 5 0 7 6 0 5 2 0 4 1 0 3 6 0 3 3 0 3 2 0 2 9 0 2 6 0 2 3 0 1 9 0 1 4 o 0 8 3 3 0 8 l 0 6 2 0 5 5 0 5 2 0 5 0 0 4 9 0 4 7 0 4 5 0 4 3 0 4 0 0 3 7 0 3 4 9 9 0 7 6 0 5 1 0 4 l 0 3 5 0 3 3 0 3 2 0 2 8 0 2 5 0 2 2 0 1 8 0 1 3 0 0 7 3 5 0 8 0 0 6 2 0 5 4 0 5 1 0 4 9 0 4 8 0 4 6 0 4 4 0 4 2 0 3 9 0 3 6 0 3 3 1 叭 0 7 5 0 5 1 0 4 o o 3 5 0 3 2 o 3 1 o 2 8 0 2 5 o 2 2 0 1 7 0 1 3 0 o 7 3 7 0 8 0 0 6 l 0 5 3 0 5 0 0 4 8 0 4 7 0 4 5 0 4 3 0 4 l 0 3 8 0 3 5 0 3 l l 0 3 0 7 5 0 5 1 0 4 0 0 3 5 o 3 2 0 3 l o 2 8 0 2 5 0 2 l o 1 7 0 1 2 0 0 6 3 9 0 8 0 0 6 1 0 5 3 0 4 9 0 4 7 0 4 6 0 4 4 0 4 2 0 4 0 0 3 7 0 3 4 0 3 0 1 0 5 o 7 5 0 5 1 0 4 0 0 3 5 0 3 2 0 3 1 0 2 7 0 2 4 o 2 1 0 1 7 0 1 2 0 0 6 4 1 0 7 9 0 6 0 0 5 2 0 4 8 0 4 6 0 4 6 0 4 3 0 ， 4 1 o 3 9 o 3 6 0 3 3 o 2 9 1 o 7 o 7 5 0 5 o 0 4 o 0 3 4 0 3 1 o 3 o o 抑0 2 4 0 2 o 0 1 6 0 1 1 0 o 5 4 3 0 7 9 0 6 0 o 5 2 0 4 8 0 4 6 0 4 5 0 4 3 0 4 0 0 3 8 0 3 5 o 3 2 0 2 8 l 0 9 0 7 5 0 5 0 0 3 9 0 3 4 o 3 1 0 3 0 0 2 7 0 2 3 0 2 0 0 1 6 0 1 l 0 0 5 4 5 0 7 9 o 5 9 0 5 1 0 4 7 0 4 5 o 4 4 o 4 2 0 4 0 0 3 7 0 3 4 o 3 1 o 2 7 l 1 1 o 7 5 0 5 o 0 3 9 0 3 4 0 3 1 0 3 0 0 2 6 0 2 3 0 2 0 o 1 5 0 1 o 0 o 4 4 7 o 7 9 o 5 9 o 5 o o 4 6 o 4 4 0 4 4 o 4 1 0 3 9 o 3 6 o 3 3 o 3 o o 2 6 1 1 3 o 7 5 o 5 o 0 3 9 o 3 3 0 3 o o 2 9 o 2 6 0 2 3 o 1 9 o 1 5 o 1 o o o 4 4 9 0 7 9 0 5 8 o 5 0 0 4 6 0 4 4 o 4 3 0 4 0 0 3 8 0 3 6 0 3 3 o 2 9 0 2 5 l 1 5 0 7 5 0 5 0 0 3 9 0 3 3 0 3 0 0 2 9 0 2 6 0 2 2 0 1 9 0 1 4 0 0 9 0 0 3 5 1 0 7 8 0 5 8 0 4 9 o 4 5 0 4 3 0 4 2 0 4 o 0 3 7 0 3 5 0 3 2 0 2 8 0 2 4 i 1 7 0 7 5 o 4 9 o 3 8 0 3 3 o 3 0 0 2 9 o 2 5 0 2 2 0 1 8 0 1 4 0 o 9 0 0 3 5 3 o 7 8 o 5 7 o 4 9 0 4 5 o 4 3 0 4 2 o 3 9 o 3 7 o 3 4 o 3 1 o 2 7 o 2 3 l 1 9 0 7 5 o 4 9 o 3 8 o 3 3 0 3 o o 2 9 o 2 5 o 2 2 o 1 8 o 1 4 o 0 8 o o 2 5 5 0 7 8 0 5 7 0 4 8 0 4 4 0 4 2 0 4 1 0 3 8 0 3 6 o 3 3 o 3 0 0 2 7 o 2 2 1 2 l 0 7 5 0 4 9 0 3 8 0 3 2 0 2 9 0 2 8 0 2 5 0 2 1 0 1 8 0 1 3 0 0 8 0 0 2 5 7 o 7 8 o 5 7 0 4 8 0 4 4 0 4 1 0 4 1 0 3 8 0 3 6 0 3 3 o 3 0 0 2 6 0 2 1 l 2 3 o 7 5 0 4 9 o 3 8 0 3 2 o 2 9 0 2 8 0 2 4 0 2 1 0 1 7 0 1 3 0 0 8 0 0 1 5 9 0 7 8 o 5 6 0 4 7 o 4 3 0 4 1 o 4 o 0 3 7 o 3 5 o 3 2 0 2 9 o 2 5 o 2 o 1 2 5 o 7 5 o 4 9 0 3 o 3 2 0 2 9 o 2 8 0 2 4 o 2 1 o 1 7 o 1 3 o o 7 o 叭 6 l 0 7 8 0 5 6 0 4 7 0 4 3 0 4 0 0 4 0 0 3 7 0 3 4 o 3 2 o 2 8 o 2 4 0 2 0 1 2 7 o 7 4 0 4 9 0 3 7 0 3 2 0 2 9 0 2 7 o 2 4 o 2 0 o 1 7 0 1 2 0 0 7 0 0 0 3 4 人 民 长 江 从表 6可 以看 出 ： ( 1 )麦 一通拟合法修正系数特征值均小于机电三 院法修正系数 ( o t ) ， 其中重型动力触探锤击数修正系 数 ( ) 特 征值 相对 误差 在 一 3 7 一8 5 5 ， 超 重 型动力触探锤击数修正系数( 2 ) 特征值相对误差在 一 0 5 一4 5 0 ： ( 2 )麦 一通拟合法计算得出的修正 系数 ， 无论重 型 ( ) 还是超重型(o ) ， 其特征值中大值平均值与 机 电三 院法 修 正系数 o t 最 为接 近 ， 其 次是 平 均值 、 小值 平 均值 。 4 2实 例 分 析 乌东德水电站坝址河床覆盖层深厚， 影响坝型选 择 、 围堰 稳定 和 消能方 式 ， 是坝 址 主要工 程地 质 问题 之 一 。2 0 0 3年 以来 ， 长 江三 峡勘 测研 究 院针 对 河 床覆 盖 层 厚度 大 、 成 份结 构 复杂 、 成 因多样 而原 状样 采取 与原 位 测试 困难 之情 况 ， 采取 国 内各 种有 效 的钻探 取 样 、 原 位 测试 等手 段对 其进 行 了大 量 勘 探试 验 研 究 ， 查 明 了 河床覆盖层物质组成 、 结构及其工程特性 。现将其 地 质 情 况 与 动 力 触 探 、 旁 压 试 验 成 果 简 要 统 计 对 比 ( 如表 7 ) ， 以分析机 电三院法 与麦 一通拟合法应用效 果 。 从表 7可 以看 出 ， 与 旁 压 试 验 测定 的变 形 模 量 值 相 比较 ， 根据 机 电三 院法 锤 击 数 修 正值 确定 的变 形 模 量值 总体 上 明显 偏 大 ， 而依 据 麦 一通 拟 合 法锤 击 数 修 表 6麦 一通拟合法与机电三院法对 e 分析 表 7 乌东德水 电站坝址 河床 覆盖层动力触探、 旁压试验成 果统计 注： 变形模量 系由旁压试验直接测定或根据动力触探锤击数修正值并参考 岩土工程试验监测手册 确定 ； 表 中分式表示( 小值 平均值 大值平 均 值 ) 平 均 值 ( 统 计 组 数 ) 。 第 1期 李会 中， 等： 重型超 重型动力触探锤 击数修 正系数拟合与外延研 究 3 5 正值 确定 的变形 模 量值 则较 为 接近 。 5 结 语 ( 1 )基 于麦 夸 特 法 、 通 用 全 局 优 化 法 相 结 合 的优 化算 法 ， 利 用 1 s t o p t 数 学 优 化 分 析 软 件 ， 取 得 的 双 因 子 ( 杆长 、 实 测 锤 击 数 ) 重 型 、 超 重 型 动 力 触 探 锤 击 数 修正 系 数 的对数 多 项 式 拟 合 函 数 均 方 差 较小 ， 残 差 平 方和微小 ， 相关系数较高 ， 决定系数大 ， 拟合效果佳。 ( 2 )麦 一通 拟 合 法 给 出 的 拟 合 函 数 ( 对 数 多 项 式 ) 与重 型 、 超 重 型 圆 锥 动 力 触 探 锤 击 数 修 正 表 ( 外 延 ) ， 不 仅扩 展 了现 行 规 范 动 力触 探 应 用 范 围 ， 而 且 还 为测试数据批量化计算处理与修正系数直接查表( 或 内插 ) 应 用 奠定 了重 要 基础 。 ( 3 )机 电三 院法 与现 行规 范 、 麦 一通 拟合 法相 比 ， 可 能 因考 虑 因子 、 数据 积 累不 足所 致 ， 锤击 数修 正 系数 明显偏 大 ， 确定 的物理 力学 参 数与 实 际 明显 不符 ， 因而 不 宜推 广 应用 。而 麦 一通 拟合 法是 基 于现 行规 范 与现 代 数学 理论 所 做 的应 用扩 展 ， 并经 工程 实 践验证 ， 与实 际较 为 符 合 ， 可 供 河 床 深厚 覆 盖 层 地 区动 力触