岩土参数的分析与选取

1、第一节岩土参数的分析与选取一、岩土参数的可靠性岩土参数是岩土工程设计的基础。岩土工程评价是否符合客观实 际，岩土工程设计是否可靠，很大程度上取决丁参数选取的合理性。 因此，要求所选用的岩土参数必须能够正确地反映岩土体在规定条件 下的性状，能比较真实地估计参数真值所在的区间，从而能够满足岩 土工程设计计算的精度要求。岩土参数可分为两类：一类是评价指标，用丁评价岩土的性状，作为划分地层、鉴定类 别的依据；另一类是计算指标，用以设计岩土工程，预测岩土体在荷 载和自然因素作用下的力学行为和变化趋势，并指导施工和监测。工 程上对这两类岩土参数的基本要求是可靠性和适用性。可靠性是指参 数能正确反映岩土体的

2、基本特性，能够较准确地估计岩土参数所在区 问。适用性是指参数能满足岩土工程设计的假定条件和计算精度要 求。在对岩土工程评价时应对所选参数的可靠性和适用性进行分析， 并在此基岩土参数的可靠与否主要取决丁两方面的因素：一是岩土结 构受扰动的程度；二是试验方法和取值标准。岩土试样从地层中取出到实验室进行 再制样的过程中，土样原来的应力状态及结构均不同程度地受到了扰 动。不同的取样方法，所取土样的质量等级不同，对土的扰动程度亦 不相同。例如，对丁淤泥质黏土采用厚壁取土器锤击法较采用薄壁取 土器压入法取样，无侧限抗压强度可降低35%40%。此外，在实验 室制试样过程中，对土样亦有不同程度的扰动。试验方法

3、对岩土参数也有很大影响，对丁同一地层的同一指标， 用不同试验标准所得的结果会有很大误差，例如，土的抗剪强度试验 可用下列方法测定，而其结果则各不相同。方法有：室内静三轴试 验；室内直剪试验；室内无侧限抗压强度试验；原位十字板试验 等。因此，进行岩土工程分析评价与设计时，首先要对岩土参数的可 靠性和适用性进行分析评价，对土样从采取、制备及测试方法要有全 面合理选用。岩土参数的统计分析（一）工程地质单元体的划分由丁自然界中的岩土体成生条件和所处环境的不同，导致岩土体 的性质具有明显的非均一性和各向异性。不同工程地质单元体的岩土 参数具有较大的变异性，是一个随机变量。而对丁同一工程地质单元 体来说，

4、其值域的分布具有相同或相似的规律，可以用数理统计的方 法进行分析与处理。因此，在进行岩土参数的统计分析之前，首先应 根据拟建场地所处的地貌单元、岩性、成因类型、堆积年代等，对勘 探深度范围内所涉及的岩土初步划分工程地质单元（即工程地质层）， 然后按工程地质单元体进行岩土参数的统计分析。（二）各工程地质单元岩土参数的统计分析岩土工程参数统计的特征值可分为两类：一类是反映资料分布的 集中情况或中心趋势的，它们作为某批数据的典型代表，用算术平均 值来表示；另一类是反映参数分布的离散程度的，用标准差和变异系 数来表征。各工程地质单元的平均值fm ,标准差b f （和变异系数 （b ）分别按式（9 -1

5、）、式（9-2）、式（9-3 ）计算。其计算公式如 甲：(9- 1)(9- 2)（9-3 ）式中f i岩土参数数据；n参加统计的数据个数。（三）岩土参数的变异性等级与变异系数（b）标准差虽然可以用来衡量参数离散程度，但由丁它是有量纲的， 只能用丁同一参数的比较，而对丁不同参数的离散性则无法进行比 较。因此，岩土工程勘察规范引入了变异性等级以及变异系数的 概念来评价岩土参数的变异特征。1.岩土参数的变异性等级为了定量地判别和评价岩土参数的变异特性，以便提出可靠的设 计参数值。岩土工程勘察规范对其变异性进行了等级划分，见表 9-1衣9-1谷I捋改的竖护性等级蜜维采救0_1 w 5 <0.25

6、 <0.4变畀性箸级很低低中等V变异系数（b ）岩土参数沿深度变化的特点，可划分为相关型和非相关型两种。1）相关型：岩土参数随深度呈有规律的变化。正相关表示参数 随深度的增加而增大，负相关表示参数随深可采用回归分析法求得。 由丁回归统度的增加而减小。相关系数计作用，减小了参数的随机变 异性，提高了预估参数的可靠性。其变异系数可按式（9- 4）和式（9- 5） 确定。$=务W）J Jlf* y, Ji -尸件5）式中 剩余标准差；町准高 相关系数，对与非相关型”么算术平均值.目前国内外关丁变异系数的研究成果见9 -2表和表9- 3蓉9-2 Inglos建忒的变沛系戳心理范困值建没怵布茴器土

7、参教砂上内厚擦渐 鼎性土内摩擦甬 黏聚如不排水） JT谕性 固结系数液 限0-0550.12-0.56 0.20-0.50 0.1&-O.730.25 - LOO 0.02-Q42 0.02-0.480400J00.300x300.500,300J0物i准贯人无侧限强度孔照比密度OS-0.29 027-0J3 0 脚 L00 0J3-0.42 0忌I顼Q 项,7。藏9-3园内研究曜果的贫用备散地区":-*密度压蝴模量内窿擦角1海遍泥瓶黠十 漱滉质幢成独土 暗维色粉雌土0.0170.0200.019 0.020a0!5-0.0310,0440.213D.16S-OJ78但遍-0

8、.血 Q197 - 0.424 0+097 0.26S000江葬K 土 '粉质独土QMS « 0.0330.014-0.0300.377-0,2370.122 - 3000.164-0.37Qr Q100 顷.3601 00安散0.0200.0340.170-0.5000, J40 - 0 1680河南粉匝整土0.015 *0.0lfi 0,017-0.0440466-0.4590.209-0.4172）非相关型：岩土参数随深度呈无规律的随机变化。此时式（9- 5） 中的丫 =03.粗差数据的剔除岩土参数统计分析得出平均值和标准差后，对一些离散性较大的 粗差数据应予以剔 除，

9、剔除方法有多种，常用的有正负3倍标准差 法、Crub bs法和Chauvenet法。当离差满足式（9-6 ）时，其资料应 予剔除：式中 d =f i - f mb标准差g由不同标准给出的系数，当用正负3倍标准差时取3,用Crub bs 法和，Chauv enet法时，由表9-4查得。& 9-4 Chauvenel 法及 Cnjttbs 钻的 g tflJTTChauvEnet 法Crubbs 溢nChauvejiet 法Cr-*=0.0151佃L67LT J162J614461/731.S21.94182202.5C7).791.942J0201.242.56Sk跚2.032.22222,28.26C91 92Ml232242312.641016118302.392.75122.032.292.554025042.101372.66502.5&2,96三、岩土参数的标准值和设计值岩土参数的标准值f k是岩土工程设计最基本的代表值，是岩土参 数的可靠性估值，是在统计学区间估计理论基础上得到的关丁岩土参 数母体平均值置信区间的单侧置信界线值。母体平均值V可靠性估值 fk（即标准值）可按下式求得：KI m 计（9-6）式中；标准差 bg由不同标准给出的系数，当用正负3倍标准差时取3