地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在地層巖土參數(shù)分布規(guī)律研究中的應(yīng)用.pdf

1、隨著改革開放的日益深入，房地產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著日趨重要的地位，并長期受到全社會(huì)的廣泛關(guān)注。尤其近幾年來，城市建設(shè)的步伐不斷加速，高層超高層建筑越來越多，舊城改造新建樓房也是見縫插針。建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展也帶動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，如基礎(chǔ)勘測(cè)、基坑工程、地下工程、地基處理等等。加強(qiáng)對(duì)地層空間不確定性因素與確定性因素的研究是實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)穩(wěn)步進(jìn)行的根本途徑。在我國經(jīng)濟(jì)富庶的東南沿海地區(qū)，地層土壤空間分布規(guī)律是制約土地規(guī)劃和工程建設(shè)的重

2、要因素，同區(qū)域環(huán)境一起影響著該區(qū)土地利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在區(qū)域尺度下，對(duì)于整個(gè)研究區(qū)域地塊內(nèi)地層巖土參數(shù)空間分布特征及其影響因素進(jìn)行系統(tǒng)而科學(xué)地認(rèn)識(shí)，是工程順利實(shí)施的有力保證，對(duì)區(qū)域單元上的宏觀決策問題具有重要的指導(dǎo)作用。本文以典型的濱海相沉積地層為研究區(qū)域，旨在摸清現(xiàn)階段主要地層參數(shù)的整體變異狀況，明晰其空間變異特征及空間分布格局，并揭示不同尺度下地層巖土參數(shù)與相關(guān)環(huán)境因素之間的關(guān)系。巖土參數(shù)取自《江蘇省阜寧縣向陽花苑1?！?2＃樓勘探報(bào)

3、告》，主要研究地層有第3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，計(jì)有43個(gè)勘探孔；第8層粉質(zhì)粘土層，計(jì)有43個(gè)勘探孔，層厚4.0～5.3m；第9層粘土層，計(jì)有29個(gè)勘探孔。采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)(整體特征變異、方差比較、均值分析等)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)(變差函數(shù)、克里格空間插值)、狀態(tài)空間數(shù)值模擬等方法，對(duì)各主要研究地層巖土參數(shù)的空間變異特征、空間數(shù)值模擬及預(yù)測(cè)、不同研究尺度下的相關(guān)影響因素進(jìn)行了細(xì)致的分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究區(qū)域地層巖土參數(shù)的含量整體

4、變化水平在本區(qū)域處于中等偏弱變異水平。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層巖土參數(shù)液限、塑限、液性指數(shù)為中等變異參數(shù)，塊金系數(shù)小于0.25；粉質(zhì)粘土地層參數(shù)表現(xiàn)為中等變異的有孔隙比、壓縮模量，塊金系數(shù)在0.25～0.75之間；粘土層地層巖土參數(shù)表現(xiàn)為中等變異的有壓縮模量，X方向與Y方向塊金系數(shù)在0.25～0.75之間。變異函數(shù)分析比較發(fā)現(xiàn)，各主要地層巖土參數(shù)在區(qū)域勘測(cè)尺度上無明顯各向異性。⑵研究了地層巖土參數(shù)間的空間相關(guān)性規(guī)律：淤泥質(zhì)粉

5、質(zhì)粘土地層含水率與孔隙比存在強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)0.9410，壓縮系數(shù)與壓縮模量存在強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)-0.9450；含水率、孔隙比、液性指數(shù)、壓縮系數(shù)等參數(shù)指標(biāo)在不同方向上存在較好的空間協(xié)相關(guān)性，X方向變程a接近于5.7m，Y方向變程a接近于7.1m；含水率和孔隙比自相關(guān)性較好，全局變程值范圍設(shè)為7m。粉質(zhì)粘土地層含水率與孔隙比、液性指數(shù)為強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)大于0.73，壓縮系數(shù)與壓縮模量為負(fù)相關(guān)關(guān)系，負(fù)相關(guān)系數(shù)為-0.95

6、27；含水率與液性指數(shù)、壓縮系數(shù)指標(biāo)在不同方向上存在較好的空間協(xié)相關(guān)性，其相互協(xié)相關(guān)性變程值均接近于5m；液限、塑限、壓縮模量存在著較強(qiáng)的空間自相關(guān)性，其全局變程值可設(shè)為7 m。粘土地層含水率與孔隙比、液限、塑限間存在較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系；液限與塑限、塑性指數(shù)間存在較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系；粘土地層含水率與孔隙比、液限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)等參數(shù)指標(biāo)在不同方向上的變化有著較好的空間協(xié)調(diào)性，其協(xié)相關(guān)性變程值可確定為5.5 m；含水率、液限、塑限、塑性指

7、數(shù)、液性指數(shù)有著較強(qiáng)的空間自相關(guān)性，其全局變程值可設(shè)為6m。⑶相關(guān)地層巖土參數(shù)尺度下的研究及最優(yōu)尺度的選擇分析表明，含水率、液性指數(shù)、壓縮系數(shù)的變差函數(shù)模型，在不同的尺度下不具有可比較性。含水率、液性指數(shù)、壓縮系數(shù)的空間變化對(duì)各個(gè)尺度的響應(yīng)各不相同；含水率與壓縮系數(shù)的空間最優(yōu)尺度設(shè)為8m為宜，液性指數(shù)設(shè)為10m為宜。⑷對(duì)研究區(qū)域內(nèi)不良地層的研究，重點(diǎn)闡述了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在勘測(cè)設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用。分析表明，淤泥質(zhì)土地層液限、塑限、液性指數(shù)變異

8、性較大，應(yīng)加密勘測(cè)；不同方向空間變異規(guī)律研究顯示，淤泥質(zhì)土地層Y方向的空間變異性較大，對(duì)該方向應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)勘測(cè)。通過最優(yōu)無偏空間插值，即克里格插值，繪制了主要地層壓縮系數(shù)空間分布圖，對(duì)指導(dǎo)進(jìn)一步的勘測(cè)設(shè)計(jì)與施工有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。⑸區(qū)域尺度上，自然因素，如大氣降水、明塘、暗塘、河流分布、土壤組成成分等，對(duì)地層巖土參數(shù)具有顯著影響；人為因素，如勘測(cè)誤差、實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，與上述自然因素之間也存在相互關(guān)系，并顯著影響各巖土參數(shù)指標(biāo)。整體來看，地