›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (S1): 403-407.doi: 10.16285/j.rsm.2015.S1.070

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于地质统计学方法的孔压静力触探锥尖阻力固有空间变异性研究

邹海峰,蔡国军,刘松玉,林 军   

  1. 东南大学 岩土工程研究所, 江苏 南京 210096
  • 收稿日期:2015-03-06 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-14
  • 作者简介:邹海峰,男,1988年生,博士研究生,从事现代原位测试技术、空间变异性分析和可靠度设计等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.41330641,No.41202203);国家科技支撑计划项目(No.2012BAJ01B02);教育部新世纪优秀人才支持计划 (No.NCET-13-0118);江苏省杰出青年基金(No.BK20140027);全国优秀博士学位论文作者专项资助项目(No.201353);中央高校基本科研业务费(No.2242013R30014)。

Research on modeling inherent spatial variability of piezocone penetration test cone tip resistance based on geostatistics

ZOU Hai-feng, CAI Guo-jun, LIU Song-yu, LIN Jun   

  1. Institute of Geotechnical Engineering, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 210096, China
  • Received:2015-03-06 Online:2015-07-11 Published:2018-06-14

摘要: 地质统计学是用于模拟土体固有空间变异性的方法之一,以变差函数为工具,采用Kriging插值提供未采样点处土工参数值的最优线性无偏估计。将地质统计学方法应用于宿-新(宿迁至新沂)高速公路某试验段内孔压静力触探(piezocone penetration test,CPTU)锥尖阻力qt空间变异性研究中,采用回归分析移除数据中的趋势项,从而获得具有弱平稳性的残差数据。指数型理论变差函数能够准确描述试验段内土体的连续空间变异性特征。根据估计结果,试验段内锥尖阻力qt残差的变程具有显著各向异性,在水平方向和竖直方向分别为4.05 m和1.2 m。采用普通Kriging插值结合趋势分析,绘制了qt在试验段的空间分布图和平面投影图,用于指导工程实践。结果表明,普通Kriging插值的估计结果能够与试验段内实测资料形成较好的对比,仅仅在部分极值变化和远离采样点的位置处估计值可靠性会降低。

关键词: 地质统计学, 变差函数, Kriging插值, 空间变异性, 孔压静力触探试验(CPTU)

Abstract: Geostatistics is one of the most powerful techniques for modeling the inherent spatial variability of soil properties. In geostatistics, the semivariogram is utilized to describe the continuous variation characteristics and then the Kriging interpolation is applied to provide the best linear unbiased estimates of soil properties. Geostatistics is used to model the inherent spatial variability of piezocone penetration test(CPTU) cone tip resistance qt in a testing section of Suqian-Xinyi Expressway for site characterization. First of all, theoretical background of the geostatistics involving constructing experimental semivariogram, theoretical semivariogram fit and Kriging prediction is reviewed briefly. Least square regression analysis is performed to remove the linear trend function within the qt data to generate the weak stationary residuals. It is found that exponential theoretical semivariogram can accurately describe the correlation structure and variability of the residuals at this site. Significant anisotropy is observed in the correlation structure of qt residuals. Results show that the vertical range is about 1.2 m while the horizontal range is 4.05 m for qt at this site. The distribution map of qt data at the target site is obtained using ordinary Kriging interpolation and compared with in-situ measurement data. It is concluded that the Kriging estimates are comparable to the measurements at this site. However, the reliability of estimates may decrease at the locations corresponding to peak values and those far away from observations. This research can improve the reliability of geotechnical design in practice since the inherent spatial variability of qt data is accurately evaluated.

Key words: geostatistics, variogram, Kriging interpolation, spatial variability, piezocone penetration test(CPTU)

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