一种岩土物理力学参数标准值的确定方法技术

一种岩土物理力学参数标准值的确定方法，以使岩土物理力学参数均值置信区间较t分布法所得置信区间更窄，所得标准值更接近真实值。采用非参数自助法分别对多组岩土物理力学参数试验数据进行有放回随机抽样，获得岩土物理力学参数的标准值，并利用函数关系式

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩土工程
，涉及一种岩土参数标准值的确定方法。
技术介绍
在岩土工程勘察中，因岩土取样数目受到现实情况和经济条件的制约，岩土参数的统计特征通常由样本容量N≤30的小样本容量勘察取样试验数据X＝(x1,x2,...,xn,...,xN)推断得到，样本容量的不足使得样本统计值与总体参数值之间存在偏差，无法准确获得参数统计特征值及分布概型。考虑到小样本勘察取样的统计不确定性对勘察结果及工程设计取值带来的不利影响，《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)规定以标准值作为岩土参数代表值，标准值fk取t分布区间估计法对应的均值单侧95％置信区间上限值或下限值，近似拟合公式为：式中，为样本平均值，为样本标准差。式中正负号按不利组合取值，对于岩土抗剪强度参数应取负值。在该方法中，假设总体参数服从正态分布，以样本均值与总体均值的偏差服从t分布函数作为枢轴量，利用t分布函数分位值获得区间估计结果，可能使得参数置信区间较宽，标准值与真实值的偏差较大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种岩土参数标准值的确定方法，以使岩土参数均值置信区间较t分布法所得置信区间更窄，所得标准值更接近真实值。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的一种岩土参数标准值的确定方法，包括如下步骤：(1)根据m组不同数目的岩土试样所测得的岩土参数试验数据，岩土试样数目分别为N1,N2,…,Ni,…,Nm，分别构成岩土参数的试验样本Xi＝(x1,x2,...,xn,...,xNi)，按下式计算各组岩土试验数据的样本平均值和样本标准差S：式中，i表示岩土试验数据的组号，Ni表示第i组岩土试验数据的岩土试样数目，n表示岩土试验数据的序号；(2)采用非参数自助法对岩土试验数据进行重抽样数据重构，得到岩土试验数据对应的标准值；(3)针对m组岩土参数试验数据，分别按步骤(2)进行操作，得到各组岩土参数试验数据的标准值f’ki；(4)采用如下函数关系式：对m组岩土参数试验数据的标准值f’ki与岩土试样数目Ni、样本平均值样本标准差Si进行拟合，得到如下拟合公式：式中，k，l为拟合系数；(5)根据岩土工程勘察规范获取N个岩土试样，按土工试验方法标准测定岩土试样的物理力学参数x,得到N个岩土试样的物理力学参数测定值x1,x2,...,xn,...,xN，构成样本X＝(x1,x2,...,xn,...,xN)，按下式计算样本平均值和样本标准差S：式中，n为岩土试样的序号，N为岩土试样的总数；(6)将岩土试样总数N、样本平均值样本标准差S代入如下公式：即得到自助法岩土参数标准值。本专利技术的有益效果是，在保证具有相同置信水平条件下，岩土参数均值置信区间较t分布法所得置信区间更窄，所得标准值更接近真实值，且计算公式形式简单，易于计算。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步说明。本专利技术的岩土参数标准值的确定方法，包括如下步骤：(1)根据m组不同数目的岩土试样所测得的岩土参数试验数据，岩土试样数目分别为N1,N2,…,Ni,…,Nm，分别构成岩土参数的试验样本Xi＝(x1,x2,...,xn,...,xNi)，按下式计算各组岩土试验数据的样本平均值和样本标准差S：式中，i表示岩土试验数据的组号，Ni表示第i组岩土试验数据的岩土试样数目，n表示岩土试验数据的序号；(2)采用非参数自助法对岩土试验数据进行重抽样数据重构，得到岩土试验数据对应的标准值；(3)针对m组岩土参数试验数据，分别按步骤(2)进行操作，得到各组岩土参数试验数据的标准值f’ki；(4)采用如下函数关系式：对m组岩土参数试验数据的标准值f’ki与岩土试样数目Ni、样本平均值样本标准差Si进行拟合，得到如下拟合公式：式中，k，l为拟合系数；(5)根据岩土工程勘察规范获取N个岩土试样，按土工试验方法标准测定岩土试样的物理力学参数x,得到N个岩土试样的物理力学参数测定值x1,x2,...,xn,...,xN，构成样本X＝(x1,x2,...,xn,...,xN)，按下式计算样本平均值和样本标准差S：式中，n为岩土试样的序号，N为岩土试样的总数；(7)将岩土试样总数N、样本平均值样本标准差S代入如下公式：即得到自助法岩土参数标准值。所述步骤(5)中“岩土工程勘察规范”是指《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》，“土工试验方法标准”是指《土工试验方法标准(GBT50123-1999)》。所述步骤(2)具体按如下步骤进行：①对第i组岩土试验数据Xi＝(x1,x2,…,xn,…,xNi)进行有放回随机抽样，抽样数目与岩土试验数据的个数Ni相同，得到第1个自助样本按下式计算的平均值：②按步骤①重复B次，得到B个自助样本及其平均值其中B>1000；③对B个自助样本的平均值进行升序排列，得到次序统计量④针对次序统计量建立如下方程：得到纠偏量b，其中，I(·)为示性函数，即：⑤按下式计算p1、p2：确定次序统计量中的第p1×B、p2×B位数值，即其中p1×B、p2×B为四舍五入取整后的整数；⑥得到岩土参数总体均值μ的置信区间则置信区间下限值或上限值为自助法对应的岩土参数标准值fk，。本专利技术在保证具有相同置信水平条件下，岩土参数均值置信区间较t分布法所得置信区间更窄，所得标准值更接近真实值，且计算公式形式简单，易于计算。以岩土试样的抗剪强度参数黏聚力c的标准值估计为实施例，该实施例的岩土黏聚力真实值c＝10kPa。一、根据《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》获取N＝6个岩土试样，按《土工试验方法标准(GBT50123-1999)》得到试样土体黏聚力c的测定值，构成样本X＝(11.83,4.19,15.04,13.88,15.83,18.32)，S＝4.90。二、按“
技术介绍
”所列计算得到t分布法黏聚力均值双侧90％置信区间为[9.14，17.23]，t分布法标准值为9.14。三、按本专利技术的方式将黏聚力c的样本平均值样本标准差S＝4.90代入如下公式：得到自助法黏聚力均值双侧90％置信区间为[9.81,16.55]，自助法黏聚力标准值为9.81。由t分布法和自助法所得黏聚力c均值置信区间和标准值汇总于表1。表1黏聚力c均值置信区间及标准值结果汇总(单位：kPa)由表1可知，在同为90％置信水平下，本专利技术方法所确定的黏聚力c均值置信区间宽度更窄，标准值更接近真实值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩土参数标准值的确定方法，包括如下步骤：(1)根据m组不同数目的岩土试样所测得的岩土参数试验数据，岩土试样数目分别为N1,N2,…,Ni,…,Nm，分别构成岩土参数的试验样本Xi＝(x1,x2,...,xn,...,xNi)，按下式计算各组岩土试验数据的样本平均值和样本标准差S：X‾i=1NiΣn=1Nixn,]]>Si=1Ni-1Σn=1Ni(xn-X‾i)2]]>式中，i表示岩土试验数据的组号，Ni表示第i组岩土试验数据的岩土试样数目，n表示岩土试验数据的序号；(2)采用非参数自助法对岩土试验数据进行重抽样数据重构，得到岩土试验数据对应的标准值；(3)针对m组岩土参数试验数据，分别按步骤(2)进行操作，得到各组岩土参数试验数据的标准值f′ki；(4)采用如下函数关系式：fk,=X‾±kNlS]]>对m组岩土参数试验数据的标准值f′ki与岩土试样数目Ni、样本平均值样本标准差Si进行拟合，得到如下拟合公式：fk,=X‾±1.83N0.546S]]>式中，k，l为拟合系数；(5)根据岩土工程勘察规范获取N个岩土试样，按土工试验方法标准测定岩土试样的物理力学参数x,得到N个岩土试样的物理力学参数测定值x1,x2,...,xn,...,xN，构成样本X＝(x1,x2,...,xn,...,xN)，按下式计算样本平均值和样本标准差S：X‾=1NΣn=1Nxn]]>S=1N-1Σn=1N(xn-X‾)2]]>式中，n为岩土试样的序号，N为岩土试样的总数；(6)将岩土试样总数N、样本平均值样本标准差S代入如下公式：fk,=X‾±1.83N0.546S]]>即得到自助法岩土参数标准值。...

【技术特征摘要】
1.一种岩土参数标准值的确定方法，包括如下步骤：(1)根据m组不同数目的岩土试样所测得的岩土参数试验数据，岩土试样数目分别为N1,N2,…,Ni,…,Nm，分别构成岩土参数的试验样本Xi＝(x1,x2,...,xn,...,xNi)，按下式计算各组岩土试验数据的样本平均值和样本标准差S：X‾i=1NiΣn=1Nixn,]]>Si=1Ni-1Σn=1Ni(xn-X‾i)2]]>式中，i表示岩土试验数据的组号，Ni表示第i组岩土试验数据的岩土试样数目，n表示岩土试验数据的序号；(2)采用非参数自助法对岩土试验数据进行重抽样数据重构，得到岩土试验数据对应的标准值；(3)针对m组岩土参数试验数据，分别按步骤(2)进行操作，得到各组岩土参数试验数据的标准值f′ki；(4)采用如下函数关系式：fk,=X‾±kNlS]]>对m组岩土参数试验数据的标准值f′ki与岩土试样数目Ni、样本平均值样本标准差Si进行拟合，得到如下拟合公式：fk,=X‾±1.83N0.546S]]>式中，k，l为拟合系数；(5)根据岩土工程勘察规范获取N个岩土试样，按土工试验方法标准测定岩土试样的物理力学参数x,得到N个岩土试样的物理力学参数测定值x1,x2,...,xn,...,xN，构成样本X＝(x1,x2,...,xn,...,xN)，按下式计算样本平均值和样本标准差S：X‾=1NΣn=1Nxn]]>S=1N-1Σn=1N(xn-X‾)2]]>式中，n为岩土试...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗强，骆飞，蒋良潍，张文生，李昂，赵晶，刘钢，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51