安徽省淮北大堤土的粘粒含量与物理力学指标相关性

安徽省淮北大堤土的物理力学指标与粘粒含量的相关性分析摘要本文通过收集近几年来安徽省淮北大堤的土工试验资料，应用数理统计的方法，对土的粘粒含量和土的物理力学指标进行相关性分析，总结出一些值得借鉴的回归方程式及结论，并利用实测值对回归方程进行验证，表明该回归方程在该区域内的适用性。关键词土工试验粘粒含量物理力学指标相关性一、前言在工程地质勘察阶段，土的粘粒含量直接影响到土的分类与定名，随着粘粒含量的改变，岩土的物理力学性质也会随之而改变，从而影响到地基基础稳定性评价以及堤防的渗透性评价。对于工程设计而言，岩土的物理力学指标的差异，更影响到地基基础的方案、施工方法以及工程造价。对于堤防的施工来说，土的粘粒含量过高，不利于碾压，过低又达不到防渗要求。综上所述，粘粒含量的测定在工程实践中具有十分重要的意义。粘粒含量的测定一般采用密度计法，试验结果的计算以及绘制颗分曲线均十分繁琐。在以往的试验过程中不仅花费了大量的人力和时间，而且在查表及绘制曲线的过程中有时还会产生人为误差。鉴于这种情况，需要寻找一种既快捷、高效又能满足工程要求的方法进行估算。通过收集近几年来安徽省水利水电勘测设计院完成的大量安徽省淮北大堤土工试验资料，利用数理统计的方法，对土的粘粒含量和土的物理力学指标进行回归分析，总结出一些规律，为该地区工程勘察设计的物理力学参数确定提供依据。二、粘粒含量的统计特征通过对安徽省淮北大堤781组粘性土的粘粒含量的测定分析发现本次测定样本具有代表性，粉性土占1.15%，轻粉质壤土占25.42%，中粉质壤土占14.63%，重粉质壤土占17.97%，粉质粘土及粘土占40.83%，其频率分布见图1。图1粘粒含量的频率分布图图1粘粒含量的频率分布图图1粘粒含量的频率分布该统计样本的粘粒含量变化区间在9.1%~56.6%，由图1可知，变化区间在10%~60%之间的占98.85%。图1粘粒含量的频率分布三、粘粒含量与土的物理力学指标之间的关系工程中常用的土的基本物理力学指标包括土的含水量、干(湿)密度、比重、液限、塑限、塑性指数、粘聚力和内摩擦角等。通过对淮北大堤安徽段的土工试验资料进行统计，建立了粘性土粘粒含量与土的物理力学指标之间相关关系的回归方程，并进行了回归分析，见表1。其散点图见图2。图2粘粒含量与图2粘粒含量与ωl、Ip、ωp、φ、c之间的关系表1粘粒含量与土的物理力学指标间的相关性分析相关方程相关系数Rt统计量单侧临界t0..05相关性ωL=0.44833ρc+21..7280.9140.7051.646显著ωp=0.20866ρc+15..1020.8990.7691.646显著Ip=0.23977ρc+6.66250.9200.6481.646显著c=0.716ρρc+133.69110.5691.6481.646不显著φ=27.7255-0.3352ρc0.6241.6981.646不显著由图2和表1可知，粘性土的力学指标φ，c与土的粘粒含量的相关性较不显著，线性关系也不明显。而物理指标ωL、Ip、ωL与土的粘粒含量线性明显，相关显著。通过把ρc代入方程进行计算ωL、Ip、ωL、φ，c，在给定显著性水平α=0.05水平下对实际值与计算值进行相关性检验，结果见表1，同样物理指标与粘粒含量相关性显著，而力学指标不显著。四、对比试验研究通过大量试验总结出了粘粒含量与土的物理力学指标间的回归方程，并进行了相关关系分析，理论上已经可以应用土的物理指标求解粘粒含量，但最终能否实际应用到工程中，这就需要用实际试验数据进行检验并分析误差是否满足要求。 下面利用淮北大堤某段的10组土样用密度计法进行粘粒含量的测定的结果来验证回归方程是否有效。以用密度计测定的粘粒含量为实际值，再以用粘粒含量与塑性指数的相关关系方程式推导所谓公式：ρc=4.172Ip-27.639为例计算ρc，并对两者进行比较，并计算相对误差，具体结果见表2。通过对表2的分析，可以看出，利用回归方程估算粘粒含量与常规密度计法测定所得结果差别甚小，其最大相对误差4.08%，平均误差1.53%，在工程要求的精度范围之内，符合工程要求。表2粘粒含量实测值与计算值结果比较Ip实测值计算值相对误差%44.089.9815.5337.537.150.9410.315.715.32.3414.332.432.01.1716.24039.80.5017.646.645.81.7418.248.848.31.0419.825655.11.6815.838.538.30.58五、结语用传统的密度计法测定粘粒含量比较费时费力，更容易出现人为的误差。如果用土的常规物理力学指标根据回归方程来估算粘粒含量，可以简化步骤，结合电算程序，可以提高效率，并且精度基本能满足工程要求。 由于岩土体自身性质的各异性，要得到一个普适的公式还很困难。而对于本文中的回归方程，可用于物理指标与粘粒含量之间进行相互估算，并且受区域影响比较大。应结当地情况，检验后应用。参考文献[1]何停印闫芙蓉.粘粒含量与土的物理力学指标的相关关系.勘察科学技术.2004年第4期[2]于洪彦.Excel统计分析与决策.北京.高等教育出版社，2001年作者简介：王红军，1984年7月出生，2006年7月毕业于成都理工大学，学士学位；自2006年7月至今在安徽省水利水电勘测设计院勘测分院主要从事水利勘察工作，助理工程师。联系地址：安徽省蚌埠市解放二路207号，邮编：233000。联系电话电子邮箱：HYPERLINK"mailto:wanghui_whj@"wanghui_whj@"wanghui_whj@姓名王红军职务/职称助理工程师身份证号码341224119840072888737单位安徽省水利水电电勘测设计计院勘测分分院地址安徽省蚌埠市解解放二路207号邮编233000论文题目安徽省淮北