上海地区土体参数取值软件
编写目的
为了确保设计安全，通常在每个项目中都需要进行大量的岩土工程原位测试和室内测试，以掌握设计分析所需土体参数。随着工程规模和难度的发展，目前设计对小应变硬化（HSS）模型参数等高级参数的需求日益增长，但相应室内试验工作量非常大，一般难以实现，勘察报告无法提供或者很少提供对应土体参数。
另外，岩土工程试验存在一些缺点：首先，在勘察、取样、运输、储存、制样和装样的整个过程中，土体容易受到干扰，导致土体结构发生变化，进而影响其特性。对于灵敏度较高的土体而言，样品扰动的影响尤为显著。其次，大多数岩土室内测试，如多级固结试验、渗透试验和三轴试验，需要大量时间，造成经济成本的增加。此外，岩土测试的结果不仅依赖于精密仪器，还取决于标准操作规程，这容易导致测量误差。
目前，各地的勘探工作积累了大量的工程地质钻孔数据，尤其对于一个城市的特定区域，存在大量地质钻孔数据。这些钻孔数据包括土层分布、土体物理参数和室内土工试验数据等。然而，由于目前对这些钻孔信息价值的忽视，同时缺乏相应的统计经验，目前对已掌握的大量钻孔数据缺乏有效的统计分析，特别是缺乏对这些数字信息的系统整合和可视化呈现。在工程结束后，这些钻孔数据往往被闲置，导致大量数据流失，既浪费了人力物力，也不符合当前对大数据价值挖掘的需求。因此，亟需进行相关研究，整合这些数据，为实际工程服务应的影响。鉴于以上原因，我们推出了一款上海地区土体参数取值分析软件，其基于多元概率分布模型和人工神经网络模型进行土体参数分析预测。这款软件采用先进的机器学习方法，能够精确预测土体参数，为岩土设计人员提供了一种精准、便捷且快速的工具。
使用说明书的编写目的在于详细阐述本软件的功能及其运行环境，为用户提供全面的操作指南，以便用户更深入理解和掌握本软件的应用范围和使用方法。我们希望通过这款软件，可以帮助用户快速分析上海地区土体参数取值情况，从而实现相应的设计、施工以及风险判断，从而节省大量时间及经济成本，有力推动上海地区乃至全国的地下空间建设。
软件概述
软件模块
本软件共包含以下三个模块：
- 上海地区地层分布查询模块：用户可以在此模块中选取对应土层，依据上海市《地基基础设计标准》（DGJ08-11-2018）提供的参考数据查询到该土层对应分布深度、简单物理参数的分布区间。
- 上海地区土体参数相关性分析模块：该模块分为三个部分，一部分是用户可以输入任意已知参数，根据输入参数即可得到其他土体参数的人工神经网络预测值以及多元概率分布预测结果（均值以及置信区间），并通过界面输出更新前后土体参数概率分布图；第二部分是用户可以查询土体多元概率分布参数，掌握其分布类型；第三部分中用户可以查询到土体参数之间的相关系数，掌握土体参数的变化规律。本模块中可通过调整数据库对不同地区土体参数进行取值分析。
- 上海地区HSS模型参数计算模块：用户首先需要选择土体类型为砂性土或黏性土，在此模块中，用户可以通过输入不同已知参数（初始孔隙比、压缩模量、比贯入阻力等）得到对应HSS模型参数计算值。
软件基本功能
本软件由Python语言编写，针对不同使用场景分为上海地区地层分布查询、上海地区土体参数相关性分析以及上海地区HSS模型参数计算模块。根据内置数据库进行了土体参数分析，得到对应人工神经网络模型以及多元概率分布模型，用户可通过输入已知参数计算目标参数，也可通过选择土层，得到对应土体参数取值参考范围。
软件系统配置要求
本软件设计为在PC或其兼容机上运行。系统配置要求如下：
- 处理器：奔腾或更高级别的CPU。
- 操作系统：Windows 7、Windows 7 或 Windows 10。
软件使用方法
软件运行
运行本软件只需简单地双击“上海土体参数取值软件.exe”图标，程序就会开始运行。在程序运行之后，程序的初始界面如图所示，用户可通过点击屏幕进入软件操作界面。
如果您已经安装了 Python 3.9 及以上版本，也可以通过以下命令安装本软件及其依赖：
安装完成后，您可以通过以下命令启动本软件：
请注意，为启动本软件，您需要设置名为 SGP_PASSWORD 的环境变量，其值为该软件的访问密码。
软件操作
上海地区地层分布查询模块
在很多情况下，岩土工程师需要掌握上海地区不同土层的参数分布情况以及初步判断土层特性，在上海地区地层分布查询模块（如图所示）。选取对应土层后，即可查询到该土层对应分布深度、简单物理参数的分布区间。
上海地区土体参数相关性分析模块
本模块中包含了勘察报告中六个土体参数的信息，首先通过下拉菜单选取研究参数，可通过输入其他参数值，点击“预测”按钮更新目标参数信息，本模块可实现得到目标参数的人工神经网络参考值、多元概率分布参考值以及95%置信区间，同时本模块可以输出目标参数的概率分布函数图，并通过与初始概率分布进行对比，表现出预测效果。实现了根据不同已知参数信息，实时更新未知参数信息的功能。在子模块中，还可以查询到内置数据库的参数统计以及多元概率分布参数信息。在实际应用中，也可通过改变内置数据库，完成对不同地区土体信息的多元概率分布模型构建以及未知土体参数预测。
上海地区 HSS 模型参数计算模块
首先通过下拉菜单选取土体类型，不同土体类型将对应不同的计算公式，随后可通过输入栏进行操作，将已知土体参数输入，计算HSS模型参数。输入参数种类的不同，计算结果也会发生变化：当仅输入初始孔隙比时，计算结果将参考相关文献建议；而当计算软件还补充进压缩模量时，HSS模型模量参数将采取改进方法进行取值；最后，当输入参数还包括静力触探参数时，有效内摩擦角等将相应更新为相关取值公式的计算结果。
软件使用注意事项
在使用本软件时，用户需要注意以下几点：
- 本软件目前初始功能仅针对上海地区使用，针对其他地区土体取值应录入当地土体数据库信息。
- 需确认土体类型后，进行相关计算。
- 在HSS模型计算模块中应注意设置参数及禁用参数。