Методы получения обобщенных и расчетных значении показателей свойств грунтов

5.1. Среднее значение показателя свойства грунта, полученное на основании обработки частных его значений, называется обобщенным (нормативным) значением показателя.

5.2. Расчетным значением показателя называют значение, которое принимается для расчетов и которое является его обобщенным значением, откорректированным с учетом:

а) недостаточной надежности обобщенного значения показателя, вычисленного по небольшому числу частных значений;

б) конструктивных особенностей сооружения в части его чувствительности к деформациям;

в) ответственности сооружения (класса его капитальности).

5.3. Вычисление обобщенных значений показателей физических свойств грунтов и его статистических характеристик может быть проведено по формулам:

,

где - среднее арифметическое;

- среднее квадратичное отклонение;

- коэффициент вариации;

- частое значение показателя;

- сумма квадратов отклонений частного значения от среднего;

- сумма частных значений;

- число определений.

5.4. При выборе обобщенного значения показателей сжимаемости грунтов (Е, а) наиболее удобно использовать графический метод построения осредненной компрессионной кривой по средним значениям коэффициента пористости для разных значений нормальных давлений. Этот метод в подавляющем числе случаев дает хорошие результаты для практики. При выборе среднего значения модуля деформации по уже имеющейся выборке индивидуальных значений прежде всего следует построить гистограмму распределения значений этого показателя.

При нормальном распределении индивидуальных значений Е в качестве обобщенного следует принять его среднее значение, а при левоасимметричном для выбора обобщенного значения следует использовать модель логнормального распределения или любую другую теоретическую модель.

5.5. Для вычисления обобщенных значений показателей прочностных свойств грунтов (угла внутреннего трения и величины сцепления) в соответствии с ГОСТ 12248-66 применяют способ наименьших квадратов.

5.6. При вычислении статистических характеристик показателей в выборку могут попасть нехарактерные значения, так называемые «отскоки».

Главными причинами появления «отскоков» являются следующие:

а) ошибки при полевом или лабораторном определении показателя (как правило, случайные ошибки);

б) наличие в пределах выделенного инженерно-геологического элемента небольшого участка (линзы, прослоя), резко отличающегося по составу и (или) свойствам от всего инженерно-геологического элемента;

в) неправильное выделение инженерно-геологического элемента, т.е. построение инженерно-геологической модели с ошибкой в определении границ ее отдельных структурных единиц. Первая причина появления «отскоков» может быть выявлена путем повторного контроля всего процесса отбора, упаковки, транспортирования образцов и испытания проб в лаборатории. Контроль производится, как правило, изучением документации или осмотром монолитов, оборудования, проведением контрольных определений, проверок, расчетов и др.

Выявленные и проанализированные «отскоки» значений показателя исключают из выборки, если они отличаются от среднего в ту или иную сторону на величину трех средних квадратичных отклонений (х ± 3 d). Операцию по выявлению «отскоков» удобнее всего провести на графике рассеяния значений показателя. Правильно организованный внутренний и внешний контроль работы лаборатории, а также постоянный контроль за техническими исполнителями работ предупреждают возникновение подобных ошибок.

Вторая и третья причины появления «отскоков» связаны или с низким качеством документации геологического разреза, или с ошибками в его интерпретации. В любом случае при наличии «отскоков» подобного рода помимо проверки качества документации путем контрольного описания документационных образцов или контрольного бурения должна быть подвергнута анализу построенная инженерно-геологическая модель. При выявлении в инженерно-геологической модели существенного несоответствия геологическому разрезу в нее должны быть внесены соответствующие исправления, позволяющие более правильно отразить условия работы грунтов как основания сооружения или среды.

Изменение инженерно-геологической модели, как правило, вызывает необходимость соответствующего преобразования расчетной модели основания или среды сооружения.

5.7. Выбор расчетного значения показателя может быть сделан только в связи с расчетом конкретного сооружения в конкретных инженерно-геологических условиях, т.е. в приложении к установленной проектировщиками расчетной модели в целом или по каждому расчетному элементу.

В подавляющем числе случаев расчетное значение показателя может быть выбрано уменьшением или увеличением его обобщенного значения на величину среднего квадратичного отклонения. При необходимости повышения расчетного значения его получают путем уменьшения (увеличения) обобщенного значения на двойную величину среднего квадратичного отклонения.

В некоторых случаях (при проектировании крупных сооружений) для выбора расчетных показателей можно использовать метод среднего минимального (максимального), когда за расчетное значение принимается среднее арифметическое из минимального (максимального) и среднего значений показателя. В этом случае в обязательном порядке из общей выборки исключаются частные значения, лежащие за трехсигмовым пределом.

Более обоснованным является метод среднего минимального (максимального) взвешенного, при котором за расчетное принимается значение показателя, отвечающее нижнему (или верхнему) квартилю ¹.

___________

¹ Квартилем называйся такое значение показателя, меньше (больше) которого в выборке содержится 25 % (75 %) значений.

При малых выборках (примерно 10-20 определений) метод средних минимальных (максимальных) отвечает гарантированным значениям с надежностью 0,90-0,95, а при больших выборках (больше 30 определений) - надежностью 0,999 и выше.

Кроме перечисленных методов при выборе расчетных значений показателя используют метод доверительных пределов, сущность которого состоит в выборе значения показателя с заданной гарантированной надежностью. Доверительные пределы - это значения, одно из которых отвечает возможному максимуму, а другое - минимуму при заданной вероятности. Значение вероятности при проектировании сооружений по типовым проектам в относительно простых инженерно-геологических условиях обычно принимают равным 0,85, а при проектировании сооружений I и II класса капитальности и в сложных условиях - от 0,95 и выше.

Расчет доверительных пределов производят по формулам:

где - величина доверительного предела возможного отклонения от среднего ;

- среднее квадратичное отклонение;

- число определений;

- критерий, определяемый по специальным таблицам и зависящий от доверительной вероятности и числа определений

При высокой степени изученности свойств грунтов в пределах какого-либо района и необходимости возведения в этом районе нового сооружения расчетное значение показателя может быть выбрано по методу аналогии. Обычно этот метод может быть применен только при достаточно большом опыте строительства в данном районе и полной уверенности (подтвержденной контрольными работами) в аналогии инженерно-геологических условий площади проектируемого сооружения с инженерно-геологическими условиями остальной части района. В этих случаях желательно, чтобы выбор расчетного значения показателя производился проектировщиком совместно с высококвалифицированным специалистом по инженерной геологии, имеющим опыт работы в данном районе.
Источник:http://www.znaytovar.ru/gost/2/RekomendaciiRekomendacii_po_pr12.html