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原位测试中深度学习参数敏感性分析摘要：超固结比是衡量土的固结状态的重要参数。
地震波孔压静力触探(SCPTU)能够同时给出剪切波速测试与孔压静力触探(CPTU)测试。
基于SCPTU黏土数据，建立基于BP神经网络的黏性土OCR预测模型，发现BP神经网络模型准确率高于传统经验公式，并分析了输入参数的选择对BP神经网络模型准确性的影响，最终筛选出最利于模型准确率的输入参数组合。
关键词：超固结比；BP神经网络；深度学习；地震波孔压静力触探；孔压静力触探1 引言超固结比（OCR）是反映土体应力历史的基本力学参数，是衡量土体稳定性、变形特性的重要指标。
随着传感技术的发展，地震波孔压静力触探(SCPTU)能够同时给出剪切波速测试与孔压静力触探(CPTU)测试，在实际工程中应用越来越广泛[1]。
CPTU测试技术发展至今，已有很多学者采用理论法或经验法对预测土的OCR进行研究[2,3]，但是由于土的OCR和CPTU测试参数之间并非简单的线性关系，而是复杂的非线性关系，故这些方法普遍存在精度较差的问题。
随着计算机技术和人工智能的发展，越来越多的深度学习算法被提出，其中BP神经网络具有很强的非线性映射能力和柔性的网络结构,适合用于研究土的OCR和CPTU测试参数之间的关系。
2 深度学习模型深度学习模型选择BP神经网络，BP算法包括信号的前向传播和误差的反向传播两个过程。
即计算误差输出时按从输入到输出的方向进行，而调整权值和阈值则从输出到输入的方向进行。
正向传播时，输入信号通过隐含层作用于输出节点，经过非线性变换，产生输出信号，若实际输出与期望输出不相符，则转入误差的反向传播过程。
误差反传是将输出误差通过隐含层向输入层逐层反传，并将误差分摊给各层所有单元，以从各层获得的误差信号作为调整各单元权值的依据。
通过调整输入节点与隐层节点的联接强度和隐层节点与输出节点的联接强度以及阈值，使误差沿梯度方向下降，经过反复学习训练，确定与最小误差相对应的网络参数(权值和阈值)，训练即告停止。
第24卷 第3期2007年3月 公 路 交 通 科 技Journal of Highway and T ransportation Research and DevelopmentV ol 124 N o 13 Mar 12007文章编号:1002Ο0268(2007)03Ο0030Ο05收稿日期:2005Ο09Ο15基金项目:江苏省交通科学研究计划资助项目(7621006028)作者简介:蔡国军(1977-),男,山东兖州人,博士研究生,从事道路软基处理及土体原位测试技术的研究1(focuscai @1631com )孔压静力触探(CPTU )探求高速公路软基固结系数研究蔡国军,童立元,刘松玉,杜广印(东南大学 交通学院,江苏 南京 210096)摘要:基于孔压静力触探(CPT U )的原理,简要介绍了利用CPT U 试验求解地基土固结系数的理论方法,并以T or 2stenss on 理论模型为例,详细叙述了利用CPT U 试验资料探求地基土固结系数的方法和步骤。
结合连盐高速公路灌云三标的CPT U 试验进行了实例计算,结果表明,现场所得的固结系数较室内试验的固结系数大1～2个数量级,与其他研究者的结果一致;在淤泥土层内,现场固结系数较室内试验所得的固结系数变化小,与现场资料反演值很接近;若采用此方法为实际工程提供设计固结系数时,进行修正后效果会更好。
关键词:道路工程;软基;孔压静力触探;固结系数;孔压消散试验中图分类号:U441+18 文献标识码:ADetermination of Consolidation Coefficient for Expre ssway on Soft Groundfrom the Piezocone Penetration Te stC AI G uo Οjun ,T ONGLi Οyuan ,LI U S ong Οyu ,DU G uang Οyin(T ransportation C ollege ,S outheast University ,Jiangsu Nanjing 210096,China )Abstract :Based on the piezocone (CPT U )penetration theory ,several methods for deriving the coefficient of cons olidation from CPT U pore pressure dissipation data were introduced in brief 1The method and procedure to determine the coefficient of cons olidation from CPT U dissipation tests were als o presented in details by taking the exam ple of T orstenss on theory m odel 1The CPT U tests results of s oft ground in Lian Οyan express way were presented and the coefficient of cons olidaion was obtained from the piezocne data 1The results of the coefficient of cons olidation were com pared with labortory oedometer tests data and back Οcalculated values from field settlement data 1C om paris ons of the results indicated that the coefficient of cons olidation determined by CPT U tests was higher than that measured in the labortory cons olidation tests by 10to 100times ,as reported by other researchers 1The coefficient of cons olidation values from CPT U tests were in less variation than those obtained by labortory tests and were in g ood agreement with the back Οcalculated coefficient of cons olidation values in the s oft marine clay 1When the coefficient of cons olidation from CPT U dissipation tests were used directly for design ,it should be corrected by various factors in practice 1K ey words :road engineering ;s oft ground ;piezocone penetration test (CPT U );coefficient of cons olidation ;pore pressure dissipa 2tion test0 引言孔压静力触探(英文简称CPT U )作为一种简捷、快速、方便、可靠的新型原位测试技术,除了能在测试过程中比常规静力触探多量测出土的孔隙水压力外,还能够在预定深度停止贯入后进行孔隙水压力的消散试验,并由此探求软土的固结系数[1]。
第三章静力触探试验资环学院吴道祥2.1 概述静力触探试验(Static ConePenetration, CPT)是利用准静力以恒定的贯入速率将一定规格和形状的圆锥探头通过一系列探杆压入土中，同时测记贯入过程中探头所受到的阻力，根据测得的贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质的现场试验方法。
2.1 概述静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥”试验。
按测量机理分:机械式静力触探和电测式静力触探。
按探头功能分:单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探。
电测式静力触探的优点:(1)测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用;(2)测试数据精度高，再现性好;(3)采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。
2.1 概述根据静力触探，包括孔压静力触探试验结果，结合地区经验，可以用于以下目的:1)土类定名，并划分土层的界面;2)评定地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数;3)确定地基承载力;4)确定单桩极限承载力;5)判定地基土液化的可能性。
2.1 概述静力触探试验适应于软土、粘性土、粉土、砂类土和含有少量碎石的土层。
与传统的钻探方法相比，静力触探试验具有速度快、劳动强度低、清洁、经济等优点，而且可以连续获得地层的强度和其他方面的信息，不受取样扰动等人为因素的影响。
静力触探试验中不能对土进行直接的观察、鉴别，而且不适用于含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。
2.2 静力触探试验的仪器设备一、贯入系统1.贯入装置1)液压式静力触探机(10-20t)2.2 静力触探试验的仪器设备2)手摇链条式静力触探机(2-3t);2.2 静力触探试验的仪器设备3)电动机械式静力触探机(4-5t)。
2.2 静力触探试验的仪器设备2.探杆探杆是传递贯入力的媒介，为保证触探孔的垂直，探杆一般采用高强度合金无缝钢管制造。
探杆也有一定的规格和要求，应有足够的强度，应采用高强度无缝管材，其屈服强度不宜小于600MPa。
中国新技术新产品2021 NO.10（下）- 92 -工 程 技 术0 引言随着近年来海上工程项目的不断增多，对海上岩土工程勘察的摸索和研究显得颇为紧迫和重要。
由于海域范围内一般存在不同深度的淤泥、淤泥质土等软土，这些软土的工程力学性质对工程建设采用的处理方法及投入的费用将会产生直接的影响。
目前勘察行业常用的勘察手段主要有标准贯入试验、室内土工试验、十字板剪切试验、静力触探试验等。
但在后期整理分析数据时，大多仅单一采用上述勘察手段所取得的试验成果，并未对不同测试手段所得成果的相关性有较多深入研究。
根据某滨海项目海域勘测数据，综合利用不同测试方法得到的测试成果，对其中的相同指标进行数理统计分析，研究其相同及差异之处，并据此对数据的可靠性进行对比分析，从而为以后现场勘察时提供指导，提高现场勘察质量，提升勘测资料的准确性。
1 各种方法的工作原理与特点1.1 孔压静力触探静力触探的工作原理[1]是利用准静力将内部装有传感器的一定规格的探头以匀速压入土中，由于不同地层的软硬程度不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将探头受到的贯入阻力通过电信号输入记录仪表中记录，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，取得土层剖面、提供浅基承载力等参数。
静力触探与常规的钻探—取样—室内试验等勘探程序相比，具有快速、精确、经济和节省人力等特点。
孔压静力触探（CPTU）是在双桥静力触探的基础上安装一种可测触探时产生的超孔隙水压力装置的探头， 使之能在测定贯入阻力的同时测量孔隙水压力，当停止贯入时，还可以测定超孔隙水压力的消散。
孔压静力触探的成果一般用来进行土层划分、求取各类土层的工程性质指标、确定桩基参数等。
在该项目的海域勘察过程中，采用海底静力触探Roson系统，完成了7个勘探点的静力触探测试工作，单孔测试深度28m~59m，获取了不同深度的淤泥、淤泥质土的侧壁摩阻力、锥尖阻力及孔隙水压力等相关数据，并根据相关公式对数据进行了相应处理。
静力触探测试精度问题的分析与对策李雪梅(浙江省水利河口研究院,浙江杭州 310020) 摘 要:介绍静力触探的工作原理,分析静力触探测试中存在的问题,剖析产生问题的原因,根据《静力触探技术标准》的要求,提出解决问题的对策。
关键词:静力触探;传感器;桥式电路;精度;对策中图分类号:P631 文献标识码:B 文章编号:10082701X (2007)022*******收稿日期:2006210211作者简介:李雪梅(1971-),女,工程师,大学本科,主要从事岩土力学研究工作。
1 问题的提出静力触探是岩土工程勘察中一项常用的原位测试方法,因其普遍适用性和有效性而在岩土工程勘察工程中广泛应用。
它适宜于软土、黏性土、粉性土、砂性土层。
静力触探的基本原理是将探头匀速压入中,通过力的传感器量测其贯入阻力,从而反映出土层的物理力学性质等数据,供评价地基土性质和基础设计之用。
该方法是通过经验统计的方法,建立贯入阻力与土层的物理力学性质指标的经验公式来确定。
因而触探头及传感器的精度是影响测试成果准确性的重要因素,影响触探头及传感器的精度的主要指标:尺寸、起始感量、变形柱、电阻应变片、绝缘性、密封性、贯入速度等。
根据《静力触探技术标准》(以下简称《标准》)规定,结合静力触探测试技术在应用中存在的测试精度问题,分析问题产生的原因,并提出解决问题的对策与措施。
2 静力触探工作原理将探头压入土中,由于土层的阻力,使探头受到一定的压力,土层的强度愈高,探头所受到的压力愈大,通过探头内的阻力传感器(以下简称传感器),将土层的阻力转换为电讯号,然后用仪表量测出来。
为达到这个目的,涉及3个方面的工作原理,即材料弹性变形的虎克定律、电量变化的电阻率定律和电桥原理。
传感器受力变形,根据弹性力学原理,如应力不超过材料的弹性范围,其应变大小与土的阻力成正比,与传感器的截面积成反比,因而只要能将传感器的应变大小测量出,即可知土层的阻力大小,从而求出土的有关力学指标。
文章编号:100121412(2000)0120092205静力触探探头的常见故障分析与改进建议于 波(长春工业高等专科学校,吉林长春130021)摘 要: 静力触探探头在使用过程中经常出现故障,既影响触探试验结果的精度,又影响触探试验的效率。
文章对探头的常见故障做了简单的分类,对故障的原因进行了详细分析。
同时,针对当前国产探头所存在的问题,提出了几点改进建议,以利提高探头的质量,促进静力触探技术的发展。
关键词: 静力触探;探头;故障;改进中图分类号: TU 415 文献标识码: B1 引 言在静力触探试验过程中,探头经常出现故障问题,不仅影响着触探试验结果的精度,还影响着触探试验的速度。
同时,也增加了试验成本。
在探头所发生的故障中,大多数故障最终导致探头报废。
原因是:其一,探头是一种比较精密的测试工具,对于一般使用单位及使用者,多数故障是无法修复的;其二,探头的生产厂家对探头一般不承诺保修。
报废的探头有其共同的特点,那就是探头的外部并没有多大磨损。
针对以上问题,笔者早在1991年初,便开始对探头故障原因进行研究。
研究结果表明:在探头所发生的故障中,仅有一少部分与使用者对探头的使用方法不当有关。
而绝大部分故障是出于探头本身存在着质量问题。
笔者根据多年来对探头的研究及维修的实践,首先将探头的常见故障按其发生的性质及部位做了简单分类,并进行了详细分析,随后针对目前国产探头普遍存在的质量问题,提出了几点改进建议。
2 探头的常见故障分析探头的故障不仅仅是指探头在工作时无信号输出或信号输出异常,以及探头某些部件损坏而影响正常使用等。
这里还需强调,只要是超过了探头使用技术标准的,都应视为探头有故收稿日期:1999212212; 作者简介:于波(19562),男,工程师,工程地质专业。
第15卷 第1期2000年3月地质找矿论丛 2000年障。
例如,当绝缘电阻减小时,虽然探头在使用时也能输出信号,但是,其测试精度已经降低,严重时其测量误差可能超过50%,且不易被使用者觉察到。
