考虑不确定性的土水特征曲线模型确定方法比较研究

摘要

土水特征曲线(SWCC)描述了非饱和土中体积含水量(或有效饱和度)与压力水头(或基质吸力)之间的关系。SWCC作为非饱和土力学中的基本函数,可用于研究非饱和土的抗剪强度、渗透特性以及变形特性等,在非饱和土力学应用中发挥着重要作用。工程实践中,通常可采用直接试验方法测得SWCC数据。由于直接试验方法条件苛刻且耗时较长,难以获得体积含水量范围内完整的SWCC数据。在有限试验数据条件下,如何更好的选择SWCC模型是一个关键问题。本文系统对比了考虑不确定性条件下解决该问题的3种方法,即贝叶斯模型比选方法(Bayesian)、Akaike information criterion(AIC)识别准则和Bayesian information criterion(BIC)识别准则。首先介绍了上述3种模型比选方法;然后,采用UNSODA数据库中试验数据开展研究,分别从拟合度和罚值2个方面综合比较3种方法在SWCC模型比选过程中的差异。结果表明:给定试验数据条件下,3种方法所确定的最优SWCC模型不尽相同,Bayesian方法在考虑模型罚值的同时更好地反映了试验数据信息,AIC、BIC准则中不同SWCC模型的拟合度可能十分接近,此时模型比选结果受模型罚值影响显著。