Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 72386 10.20295/1815-588X-2023-4-868-877 Общетехнические задачи и пути их решения GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH Общетехнические задачи и пути их решения Experimental Studies of Deformation Parameters of Thawing Soils Based on ANOVA and AHP Изучение параметров деформации оттаивающих грунтов на основе дисперсионного анализа и метода анализа иерархий Синь Вэньшао Ven'shao Sin' wsxin9607@163.com Колос Алексей Федорович Kolos Aleksey Fedorovich sdtk@pgups.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Петряев Андрей Владимирович Petryaev Andrey Vladimirovich pgups60@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation 17 12 2023 17 12 2023 20 4 868 877 17 12 2023 https://atjournal.ru/en/nauka/article/72386/view

Цель: Изучить статистическую значимость исследуемых факторов — начальной температуры образца грунтов T0, влажности ω, всестороннего давления σ3 и частоты нагружения f на параметры деформации оттаивающих грунтов методом ортогональных испытаний. На основе метода весового анализа изучить влияние веса различных факторов на результаты динамических трехосных испытаний. Установить уравнение регрессии для параметров деформации. Метод: Дисперсионный анализ (ANOVA) используется для проверки статистической значимости факторов по результатам ортогональных испытаний. С помощью метода анализа иерархий (МАИ) вес влияния факторов на результаты испытаний определяется посредством матричного расчета. Результаты: Факторы испытания: T0, ω, σ3 и f имеют сильную значимость для результатов испытаний. Влияние влажности на результаты испытаний составляет более 50 %. Множественное уравнение линейной регрессии хорошо соответствует результатам испытаний. Практическая значимость: Метод ортогональных испытаний, основанный на ANOVA и МАИ, имеет преимущества, выраженные в небольшом количестве испытаний, широком охвате факторов и анализе весов влияния. Результаты ANOVA и весового анализа показывают, что наибольшее влияние на деформацию земляного полотна оттаивающих грунтов оказывает влажность. Следует обращать внимание на изменение влажности грунтов для предотвращения инженерно-технических аварий при эксплуатации земляного полотна.

Purpose: To study the statistical significance of many factors: the initial temperature of the soil sample T0, humidity ω, confining pressure σ3 and loading frequency f on the deformation parameters of thawing soils by the method of orthogonal tests. Based on the method of weight analysis, to study the influence of the weight of various factors on the results of dynamic triaxial tests. To set the regression equation for the deformation parameters. Method: Analysis of Variance (ANOVA) is used to test the statistical significance of factors based on orthogonal tests. Using the Analytic Hierarchy Process (AHP), the influence weights of factors on test results are determined through matrix calculations. Results: Test factors: T0, ω, σ3 and f have strong statistical significance for test results. The influence of humidity on test results is more than 50%. The multiple linear regression equation fits the test results well. Practical significance: The orthogonal testing method, based on ANOVA and AHP, has the advantage expressed in a small number of trials, a wide coverage of factors, and the analysis of influence weights. The results of ANOVA and weight analysis show that moisture has the greatest influence on the deformation of the subgrade of thawing soils. During the operation of the subgrade, changes in soil moisture must be strictly controlled to prevent engineering accidents.

 Деформационные характеристики оттаивающий грунт дисперсионный анализ метод анализа иерархий экспериментальное исследование Deformation characteristics thawing soil Analysis of Variance Analytic Hierarchy Process experimental study

ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характери-стик прочности и деформируемости. - М.: Стандартинформ, 2011. - 82 с. GOST 12248-2010. Grunty. Metody laboratornogo opredeleniya harakteri-stik prochnosti i deformiruemosti. - M.: Standartinform, 2011. - 82 s. Мельников П. И. Оттаивающие грунты как основания сооружений / П. И. Мельников, С. С. Вялов. - М.: Наука, 1981. - 95 с. Mel'nikov P. I. Ottaivayuschie grunty kak osnovaniya sooruzheniy / P. I. Mel'nikov, S. S. Vyalov. - M.: Nauka, 1981. - 95 s. Liu G. Deformation properties of thawing silty clay under cyclic loading / G. Liu, P. Yang, T. Zhang et al. // Forest engineering. - 2014. - Iss. 30(05). - Pp. 118-121. Liu G. Deformation properties of thawing silty clay under cyclic loading / G. Liu, P. Yang, T. Zhang et al. // Forest engineering. - 2014. - Iss. 30(05). - Pp. 118-121. Стрелецкий Д. А. Изменение несущей способности мерзлых грунтов в связи с потеплением климата на севере Западной Сибири / Д. А. Стрелецкий, Н. И. Шиклома-нов, В. И. Гребенец // Криосфера Земли. - 2012. - № 1. - С. 22-32. Streleckiy D. A. Izmenenie nesuschey sposobnosti merzlyh gruntov v svyazi s potepleniem klimata na severe Zapadnoy Sibiri / D. A. Streleckiy, N. I. Shikloma-nov, V. I. Grebenec // Kriosfera Zemli. - 2012. - № 1. - S. 22-32. Peng L. Deformation properties of thawing silty clay under cyclic loading / L. Peng, J. Liu // Chinese Journal of Geotechnical Engineering. - 2010. - Iss. 32(04). - Pp. 567-572. Peng L. Deformation properties of thawing silty clay under cyclic loading / L. Peng, J. Liu // Chinese Journal of Geotechnical Engineering. - 2010. - Iss. 32(04). - Pp. 567-572. Xing Ch. Study on static and dynamics of thawing silty clay in seasonal freezing area: Master’s Thesis / Ch. Xing. - Hebei: Hebei University of Architecture, 2020. - 74 p. Xing Ch. Study on static and dynamics of thawing silty clay in seasonal freezing area: Master’s Thesis / Ch. Xing. - Hebei: Hebei University of Architecture, 2020. - 74 p. Вахрин И. С. Деформационные характеристики оттаивающих грунтов есте-ственного сложения / И. С. Вахрин, Г. П. Кузьмин, В. В. Спектр // Успехи современно-го естествознания. - 2020. - № 8. - С. 37-42. Vahrin I. S. Deformacionnye harakteristiki ottaivayuschih gruntov este-stvennogo slozheniya / I. S. Vahrin, G. P. Kuz'min, V. V. Spektr // Uspehi sovremenno-go estestvoznaniya. - 2020. - № 8. - S. 37-42. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация. - М.: Стандартинформ, 2018. - 45 с. GOST 25100-2011. Grunty. Klassifikaciya. - M.: Standartinform, 2018. - 45 s. ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. - М.: Стандартинформ, 2016. - 23 с. GOST 5180-2015. Grunty. Metody laboratornogo opredeleniya fizicheskih harakteristik. - M.: Standartinform, 2016. - 23 s. Трофимов В. Т. Инженерная геология России. Т. 1. Грунты России / В. Т. Тро-фимов, Е. А. Вознесенский, В. А. Королев. - М.: КДУ, 2011. - 672 с. Trofimov V. T. Inzhenernaya geologiya Rossii. T. 1. Grunty Rossii / V. T. Tro-fimov, E. A. Voznesenskiy, V. A. Korolev. - M.: KDU, 2011. - 672 s. Ложкин В. В. Диагностика минералов россыпей. Практическое руководство / В. В. Ложкин. - М.: Государственное научнотехническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1962. - 243 с. Lozhkin V. V. Diagnostika mineralov rossypey. Prakticheskoe rukovodstvo / V. V. Lozhkin. - M.: Gosudarstvennoe nauchnotehnicheskoe izdatel'stvo literatury po geologii i ohrane nedr, 1962. - 243 s. Вахрин И. С. Деформационные характеристики оттаивающих грунтов о. Ко-тельный (новосибирские острова) / И. С. Вахрин // Theory and Methods of Polar Science: Proceedings of International youth scientific conference on the polar geodesy, glaciology, hy-drology and geophysics. - Санкт-Петербург, 2018. - С. 69-75. Vahrin I. S. Deformacionnye harakteristiki ottaivayuschih gruntov o. Ko-tel'nyy (novosibirskie ostrova) / I. S. Vahrin // Theory and Methods of Polar Science: Proceedings of International youth scientific conference on the polar geodesy, glaciology, hy-drology and geophysics. - Sankt-Peterburg, 2018. - S. 69-75. Царапов М. Н. Современные проблемы исследований механических свойств оттаивающих грунтов / М. Н. Царапов, П. И. Котов // Ломоносовские чтения - 2012: сб. статей. - М., 2012. Carapov M. N. Sovremennye problemy issledovaniy mehanicheskih svoystv ottaivayuschih gruntov / M. N. Carapov, P. I. Kotov // Lomonosovskie chteniya - 2012: sb. statey. - M., 2012. Хрусталев Л. Н. Основы геотехники в криолитозоне: учебник / Л. Н. Хруста-лев. - М.: ИНФРА-М, 2019. - 543 с. Hrustalev L. N. Osnovy geotehniki v kriolitozone: uchebnik / L. N. Hrusta-lev. - M.: INFRA-M, 2019. - 543 s. Роман Л. Т. Пособие по определению физико-механических свойств промер-зающих, мерзлых и оттаивающих дисперсных грунтов / Л. Т. Роман, М. Н. Царапов и др. - М.: Университетская книга, 2018. - 188 с. Roman L. T. Posobie po opredeleniyu fiziko-mehanicheskih svoystv promer-zayuschih, merzlyh i ottaivayuschih dispersnyh gruntov / L. T. Roman, M. N. Carapov i dr. - M.: Universitetskaya kniga, 2018. - 188 s. ГОСТ Р 56353-2015. Грунты. Методы лабораторного определения динамиче-ских свойств дисперсных грунтов. - М.: Стандартинформ, 2015. - 39 с. GOST R 56353-2015. Grunty. Metody laboratornogo opredeleniya dinamiche-skih svoystv dispersnyh gruntov. - M.: Standartinform, 2015. - 39 s. ГОСТ 12536-2014. Грунты. Методы лабораторного определения грануломет-рического (зернового) и микроагрегатного состава. - М.: Стандартинформ, 2019. - 22 с. GOST 12536-2014. Grunty. Metody laboratornogo opredeleniya granulomet-richeskogo (zernovogo) i mikroagregatnogo sostava. - M.: Standartinform, 2019. - 22 s. ГОСТ 22733-2016. Грунты. Методы лабораторного определения динамиче-ских свойств дисперсных грунтов. - М.: Стандартинформ, 2019. - 15 с. GOST 22733-2016. Grunty. Metody laboratornogo opredeleniya dinamiche-skih svoystv dispersnyh gruntov. - M.: Standartinform, 2019. - 15 s. Wang Y. Mathematical Statistics and MATLAB Engineering Data Analysis / Y. Wang., S. Sui, A. Wang. - Beijing: Tsinghua University Press, 2006. - 328 с. Wang Y. Mathematical Statistics and MATLAB Engineering Data Analysis / Y. Wang., S. Sui, A. Wang. - Beijing: Tsinghua University Press, 2006. - 328 s. Zhuang C. Basics of applied mathematical statistics / C. Zhuang, C. He. - Guang-zhou: South China University of Technology Press, 2013. - 426 p. Zhuang C. Basics of applied mathematical statistics / C. Zhuang, C. He. - Guang-zhou: South China University of Technology Press, 2013. - 426 p. Guo S. The AHP Method of Orthogonal Trial / S. Guo, R. Huang // College mathe-matics. - 2004. - Iss. 20(01). - Pp. 114-117. Guo S. The AHP Method of Orthogonal Trial / S. Guo, R. Huang // College mathe-matics. - 2004. - Iss. 20(01). - Pp. 114-117.