有限数据条件下土性参数波动范围计算方法的有效性分析

摘要

准确计算波动范围是描述土性参数空间变异性的关键。然而,天然土层参数真实的波动范围是未知的,且实际岩土工程勘察资料十分有限,采用不同方法确定的波动范围会存在显著差异。本文通过真实相关函数为指数型的静力触探试验(CPT)模拟数据分析对比了计算波动范围的平均零跨法、相关函数法、拟合理论方差折减函数法、拟合简化方差折减函数法及贝叶斯方法的有效性。研究结果表明:不同波动范围计算方法准确性存在一定差异。贝叶斯方法确定的波动范围最接近于真实值,其次是相关函数法与拟合理论方差折减函数法,平均零跨法和拟合简化方差折减函数法计算结果偏差较大,平均零跨法使用时应当注意其相关函数假定条件。CPT样本数据量影响波动范围计算方法的适用性。当锥尖阻力真实波动范围较小,且CPT样本数据量非常有限时,贝叶斯方法和平均零跨法可以估计波动范围值,但相关函数法、拟合理论方差折减函数法和拟合简化方差折减函数法无法计算波动范围。当CPT样本数据量较多时(如样本长度大于等于20),均可采用贝叶斯方法、相关函数法与拟合理论方差折减函数法计算波动范围值。在CPT数据量相同的条件下,贝叶斯方法因充分融合了多源信息(包括有限观测数据和先验信息),计算结果的不确定性最小、准确性最高。这些方法中贝叶斯方法的适用性最强,既适用于数据量较多的情况,也适用于数据量较少的情况。