公路地基土试验统计分析

崔 健

(西南交通大学土木工程学院，四川成都 611756)

0 引言

地基作为路堤结构的承载体，其性质好坏直接影响路堤的稳定和沉降特性，因此，在对路堤结构进行设计时，我们必须首先对地基土进行勘探试验，了解掌握其性质，同样，对路堤结构进行可靠性分析和设计，也必须首先了解掌握地基土性的概率特征。而地基可靠度设计与计算，首先遇到的问题，便是土的物理性指标和抗剪强度等指标的统计方法，所以物理指标、变形指标和抗剪强度等指标的统计与分析，是地基可靠度的基础。

1 统计分析的原则

地基是自然历史的产物，其物理性指标、变形指标和抗剪强度等指标的统计分析有时是很复杂、很困难的。这是因为地基土有很多不确定因素存在。这些不确定因素主要有:

1)地基是一种天然形成的材料，其性质具有明显的区域性特点，即使是同类土，也会因为其沉积年代、沉积方式和过程以及历史上受过的应力作用而存在差别，其结构成分、形成条件、颗粒组成等都相当复杂，这与人工构造的材料如混凝土、钢材等显著不同。

2)地基情况复杂，即使有一定的成层规律性，但土层有厚薄变化，有尖灭，有局部夹层和大小不一的透镜体。每层土的性质又因生成不同而千变万化。

3)地基土是空间分布的，其尺寸很大，各项指标大多具有相关性，这给指标的统计分析带来了较大困难。

4)地基土的各种指标不仅随土性而变，而且随受力条件变化，同时取样、试验过程中对土的扰动，以及试验设备条件、试验方法、操作技术水平、指标取值等，对试验所得指标也有很大影响。取样的代表性更是影响指标的重要因素。因而确定一个反映实际的指标，尤其是力学性能指标，难度很大。

由于这些不确定因素的存在，地基土各项指标的变异性，一般要比人工材料的变异性大得多，这是显而易见的。因此，我们不能人为改变其性质，只能根据其具体情况加以分析，获得较能正确反映其性质的参数。地基土性的这种区域特点决定了参数的统计分析必须针对具体的段落展开。

由于各类地基土形成的情况不同，反映其性质的各指标也具有不同的侧重面，有的土类或有的指标与深度可能具有较为密切的关系，在统计分析中，必须考虑这一性质，否则得到的结果将严重偏离实际情况。

2 试验结果分析

2.1 物理指标、变形指标和抗剪强度指标的均值和变异系数统计分析

从几条公路的地基土看，多为低液限粉土和低液限粘土，当不考虑沉积的年代和软硬状态时，可得到两种土类的物理指标、变形指标和抗剪强度指标的均值和变异系数，变化范围分别如表1～表4所示。

表1 低液限粉土物理指标均值和变异系数变化范围

表2 低液限粘土物理指标均值和变异系数变化范围

从表中结果可以看出如下规律:

1)虽为同类土名，但由于沉积年代、软硬程度不同，各指标的均值和变异系数均有较大变化，说明地基土具有较强的场地特性，对某一工程必须针对具体所处的场地展开分析。

表3 低液限粉土变性指标和抗剪强度指标均值、变异系数变化范围

表4 低液限粘土变性指标和抗剪强度指标均值、变异系数变化范围

2)物理指标的变异性普遍小于变形和强度的变异性。在物理指标中，尤以比重、容重的变异性较小。变性指标和抗剪强度指标的变异性在同一水平上。

3)低液限粉土的含水量、饱和度、压缩系数、内聚力均值普遍小于低液限粘土，但是其内摩擦阻角均值却普遍大于低液限粘土。

2.2 物理指标、变形指标和抗剪强度指标的概型分析

地基土各参数各种分布的百分比例见表5。

表5 地基土各参数各种分布的百分比例

表5列出了各指标概型检验情况，从中可以看出，除比重G较符合韦泊分布、孔隙比较符合极值Ⅰ型分布、压缩系数较符合韦泊分布外，其余各指标均较符合正态分布。在检验中发现，绝大多数指标不拒绝接受正态分布，为计算方便，在岩土工程的可靠性计算中，国内外对土性参数大都采用了正态分布假设。结合试验结果以及国内外情况，认为对山西省的地基土性参数可采用正态分布概型。