文摘

古典理论方法评估CPTU-based渗透系数定义为双线性关系的表达 - - - - - - ,对不排水和排水的土壤。事实上,分界线可以选择一定程度的主观性,和几个不排水/排水点发生在相反的网站,这可能使我们怀疑的必要性两个相交线区分不排水和排水的土壤。统一和相对简单的曲线包括弧形、抛物线、椭圆相关性可能更合适,可以从一个实际的观点。数据库在长江三角洲地区整理评估三条曲线比双线性。图形和统计分析,结果表明,电弧、抛物线、椭圆简化曲线能给更好的性能比双线性。通过统计分析和变量的数量,最好整个椭圆曲线是只有两个变量,这将提高水力传导率的应用范围和简单性。

1。介绍

经验估计土壤参数相关性成为重要的施工项目,特别是由于缺乏测试设备或成本,有限的时间用于测试等。1- - - - - -4]。从这个角度看,有一些可以获得工程应用原位水力传导率。省力和具有成本效益的方法,逐渐代替传统的测试,piezocone渗透测试(CPTU)已经被广泛使用在岩土工程确定土壤的力学性能,包括水力传导率(5- - - - - -9]。的方法来评估土壤的导水率piezocone试探可分为三大类,损耗测试方法(10,11),土壤行为指数法(6),和理论分析方法,在最后一个显式方程解释了渗透过程基于达西定律和圆孔扩张理论(12- - - - - -18]。在这种方法中,茶等的方法(16]从Elsworth和李的方法修改14,15)可以被视为古典和知名的方法的双线性线定义的 - - - - - - ,不排水/排水的土壤。然而,它在区分不同土壤增加困难。和大型可变性的交点也阻碍了准确性、分段函数的简单性和可操作性。此外,分界线可以选择一定程度的主观性(17),点不排水和排水的土壤可能位于不良区域,这可能会导致我们怀疑的必要性两个相交线区分不排水和排水的土壤。

迄今为止,试图为一个统一的和相对简单的曲线可以更合适,可以从一个功利主义者的观点来看。,三种类型的统一的曲线、圆弧、抛物线、椭圆,提出了估计 从piezocone测深在美国、日本和中国更广泛和精确。然后,这三个曲线相比,一个经典的双线性线使用统计方法。

2。方法

2.1。古典理论方法

基于大量的CPTU数据和实践,Elsworth和李14)提出了一个明确的方法(简称Elsworth的方法)计算的水力传导率piezocone测深记录: 或 在这, 和 被定义为(19]

然后,Elsworth和李14,15)建议使用曲线拟合调整更合理的调整:

代替球面孔隙水的流动,假设卧表面流包括锥的尖端,茶等。16)提出了一个经典的改性方法(简称柴的方法),一个双线性关系(见图1):


图1
测量无量纲渗透系数之间的关系 和 从piezocone测试(数据从柴et al . (2011))。
2.2。经验表达式

从Elsworth piezocone渗透测试结果的观察和李15和茶等。16)(见图1),它是建议的分界线 ,这正好与方程(11)提出的茶等。16]。虚线 和实线 来自Elsworth的方法(14和茶的方法16),分别和虚线 属于Elsworth的方法和茶的方法形式的双线性校正。很明显,茶的方法16]同意比Elsworth散射点的方法;然而,分界线 杰出的不排水和排水的土壤似乎是人为和变动。如果这个论点被接受,一个统一的曲线,忽略了不同土壤和不太复杂的可以提供一个准确和简单的相关性。因此,拟合曲线的弧,抛物线,和椭圆dash-dotted线,虚线,沉重的实线如图1。通过曲线拟合,“最佳”表达式弧,抛物线和椭圆Elsworth收集的数据和李15)是由

三条曲线看起来复杂的对数,然而他们是简单的在这个过程中,因为x设在和y设在也在双对数尺度。注意到有三个,三个,两个变量在方程(6)通过(8),另外,因为5方程的因素(8)是常数可能来自最小的对数x设在和y设在。由于浓度的数据(16),所有四个曲线数据符合良好,表示为环图1。

3所示。数据

一组数据七个网站在长江三角洲,躺在中国东部的图所示2。在这些网站的总结描述土壤提出了表1。典型的CPTU测量,包括锥尖阻力( ),一边摩擦阻力( ),和孔隙水压力( )与深度记录Hongzhuang站在苏州,在图表示3。


图2
的CPTU地图网站。
表1
土壤属性和网站的描述。

图3
典型的CPTU调查记录Hongzhuang车站,苏州。

应用CPTU装置是由Vertek-Hogentogler & co .的美国。设备是一个多才多艺的piezocone系统用60°制作的锥形,10厘米2锥尖端领域提供的测量 , ,和 5毫米厚的多孔过滤器位于锥形仅次于小费。本研究的普及率是20 mm / s。

4所示。分析

4.1。定性分析

为数据提出本文四个曲线显示在图4。图4就表明了双线性校正性能下降,而其他的细微差别明显。


图4
测量无量纲渗透系数之间的关系 和 (本文的数据)。
4.2。定量分析

毫无疑问,定性分析提供了一种可视化的方式来比较这些曲线;然而,这并没有给出定量的准确性。因此,五措施的有效性(西红柿)用于进一步评估上述曲线的有效性。RMSE是平方的平均值的平方根,给出

这一比率 的估计 来测量 可以定义为

Briaud提出的排名指数(RI)和塔克20.),距离排名(RD) Cherubini和Giasi提出的21)其他方法表达一个整体的判断,表示为

相关方程的精度,表明标准差和均值和准确性是类似的,路比国际扶轮给一个更好的结果,而对于那些非常准确的或者非常精确,国际扶轮给最好的结果(2,4]。路已经被众多研究者(2,4,22- - - - - -24)来评估性能的经验方程。

相对误差(RE) [23- - - - - -32)之间的绝对差的比例测量和估计测量渗透系数,给出

RMSE越低,再保险、RI和RD值,提供更好的性能曲线。

图5和表2显示,双线性线提出了一个糟糕的相关性决定系数( )测量和预测之间的值为0.86 值,而椭圆曲线提供了最佳的性能( )。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图5
测量与预测 值不同的曲线:(a)双线性,(b)弧,(c)抛物线和椭圆(d)(本文的数据,中国)。
表2
RMSE的结果, ,再保险、RI和RD(本文的数据,中国)。

5。讨论

RMSE结果的总结, ,再保险、RI和RD从本文分析土壤数据显示在表2。关于RMSE,双线性曲线( )意外给了最好的预测。为广大高估( 或 )的 ,所有四个曲线的50%以下了 值大于1。准确性而言,椭圆曲线,提出了,两个变量给了最准确的评价 ,平均 0.667,但双线性曲线给意味着最糟糕的表现 0.463。SD精度决定的 ,双线性曲线给出最精确的预测意味着SD为0.432。然而,精度取决于SD再保险,抛物线曲线给最精确的预测意味着SD为0.282。关于国际扶轮,最佳的性能是由弧曲线提出了研究( )。路而言,最有效的曲线椭圆曲线( )摘要提出了。在这些西红柿,RD是更好的参数比较不同曲线的适用性(2]。此外,只有椭圆曲线包括两个变量;其他的曲线用三个变量。因此,最好整个椭圆曲线( )。

6。结论

现有的经典定义为双线性关系 - - - - - - ,对不排水和排水的土壤,可能与一定程度的主观选择,和几个不排水/排水点发生在相反的网站。统一和相对简单的曲线包括弧形、抛物线、椭圆相关性更合适的和可访问。数据库在长江三角洲地区整理评估三条曲线比双线性。丰富的基础上,分析执行在这项研究中,可以得到以下结论:

关于RMSE,双线性曲线( )意外给了最好的预测。为广大高估( 或 )的 ,所有四个曲线的50%以下了 值大于1。的准确性、SD、RD和RI,圆弧、抛物线、椭圆曲线,忽略区别不排水和排水的土壤和拿出相交线可以提供简化表达式,并更好的性能比双线性。考虑到测量和预测的一致性 值,最好整个椭圆曲线( )有两个变量。这将提高应用程序范围和简单。

数据可用性

数据支持我的研究结果是在研究过程中生成的。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

张Mingfei提供整个论文的主要观点和数据处理。利源通做了实验,提供了指导思想和数据处理。

确认

金融支持中国的国家自然科学基金(批准号41902266和41902266)和河南省重点研发和推广项目(科技攻关)(批准号。212102310275,202102310240,202102310572,212102310967,和212102310968)感激地承认。