W sierpniu braliśmy udział w dedykowanym dla nas szkoleniu, którego celem było wyznaczanie warstw geotechnicznych za pomocą polecanej przez prof. dr hab. inż. Zbigniewa Młynarka oraz prof. UAM, dr hab. Jędrzeja Wierzbickiego metody k-średnich.
 

Metoda ta polega na wyznaczaniu danej liczby skupień, które różnią się od siebie w największym stopniu. Pomiary są przenoszone pomiędzy skupieniami, aż do uzyskania minimalnej zmienności wewnątrz skupienia i maksymalnej zmienności pomiędzy skupieniami. Metoda ta pozwala podchodzić do wydzielania warstw geotechnicznych w matematycznie wyznaczalny sposób, a nie jak to bywa w większości przypadków “na wyczucie” lub “na oko”. Aby przypisać obiekty do danego skupienia, porównuje się jego odległość od środka ciężkości skupienia.
 
W projektowaniu geotechnicznym wartości reprezentatywnej parametrów wyznaczono w oparciu o wartości charakterystyczne i obliczeniowe. Zaleca się, aby szacowanie wartości charakterystycznej uwzględniało informacje o rozkładzie statystycznym badanego parametru, niepewności modelu z liczbą dokonanych pomiarów oraz o rozrzucie wyników.  Jest wiele czynników, które mają wpływ na mierzony parametr in-situ lub w laboratorium. M.in. są to czynniki związane z losowością parametrów ośrodka gruntowego, niepewności pomiarowe związane z precyzją i dokładnością urządzeń, błędy z uproszczeniem modelu matematycznego, błędy obliczeniowe, brak zależności korelacyjnych, a także brak doświadczenia operatora i interpretatora. Wyjściem do prawidłowego określenia parametrów gruntu w warunkach in-situ jest opracowanie funkcji, która opisze proces fizyczny badania. Funkcję tę rozwiązuje się całkowicie lub częściowo analitycznie lub przy użyciu metod statystycznych np. w komorach kalibracyjnych. Badania potwierdzają, że w przypadku liniowości trendu parametrów stosowanie podstawowych miar tendencji centralnej (średnia) jest relatywnie prawidłowe. W gruntach prekonsolidowanych obserwuje się silnie nieliniowy trend oporu stożka. W konsekwencji opory stożka i tarcie pobocznicy należy normalizować, a następnie przeprowadza się analizy Hardera-Bloha (lub jej zmodyfikowaną metodę przez Tschuschke i Młynarka), a także metodę analizy skupień. W przypadku prekonsolidacji ważne jest, aby poznać jej przyczynę. 
 
 
Co daje metoda analizy skupień? Zmniejszenie liczby klastrów prowadzi do zwiększenia odchylenia standardowego, a w konsekwencji większej niepewności modelu. Projektant konstrukcji ma zatem do wyboru dwa rozwiązania:
  1. Przyjęcie bardziej szczegółowego, ale i skomplikowanego modelu podłoża gruntowego dające w efekcie mniejsze niepewności obliczeń. Takie rozwiązanie w projektowaniu wymaga poświęcenia więcej nakładu czasu, ale niesie za sobą korzyści.
  2. Przyjęcie modelu zgeneralizowanego, skutkującego większymi niepewnościami w obliczeniach projektowych. To rozwiązanie jest znacznie szybsze od pierwszego, lecz może prowadzić do przyjęcia błędnych rozwiązań w niektórych przypadkach.
 Normy europejskie, w szczególności planowane zmiany w ich obrębie generują słusznie obowiązek stosowania przez firmy z branży geotechnicznej i geologiczno-inżynierskiej metod statystycznych i tworzenia ich własnych baz danych zależności korelacyjnych. Takie rozwiązania generują jednak wyższe koszty metrów bieżących badań, lecz w sposób jednoznaczny przekładają się na jakość rozpoznania i pewność przyjętego modelu.
 
 
 
Wykorzystane materiały:
Wierzbicki, J., Młynarek Z. Reprezentatywna wartość parametru geotechnicznego z badań in situ i jej wykorzystanie do konstrukcji modeli geotechnicznych. Inżynieria Morska i Geotechnika, nr 3/2015.