纳米硅水泥土抗压强度的正交设计和数据分析精选.docxVIP

成绩评定表学生姓名班级学号专业应用统计学课程设计题目纳米硅水泥土抗压强度的正交设计和数据分析评语组长签字：成绩日期20 年月日课程设计任务书学 院理学院专 业应用统计学学生姓名班级学号课程设计题目纳米硅水泥土抗压强度的正交设计和数据分析实践教学要求与任务:通过该课程设计，使学生进一步理解试验设计的基本概念、理论和方法；初步掌握Excel统计工作表在试验数据统计中的应用，能利用SPSS等统计软件对相关问题完成从试验设计到统计分析结果的输出；具备初步的运用计算机完成试验数据处理的技能，使课堂中学习到理论得到应用。设计任务完成下列至少三项工作:1.在科学实验或社会调查中收集适当的实际问题，进行正交试验或均匀试验设计。2．Excel在直观分析中的应用。在Excel中列出正交表和试验结果，各水平I，II，III...的计算，极差R的计算，绘制趋势图。3.正交试验设计方差分析的SPSS等统计软件实现。4.均匀试验设计回归分析的SPSS等统计软件实现。5.解释试验结果。工作计划与进度安排:11周周三5~8节：选题，设计解决问题方法；周四5~8节：调试程序；12周周三5~8,节：调试程序；周四5~8节：完成论文，答辩。指导教师： 2016年5月11日专业负责人： 2016 年 月 日学院教学副院长： 2016 年 月 日摘要正交试验设计是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，运用这种方法可以达到减少试验次数，缩短试验周期，降低试验和生产成本，迅速找到优化方案，实现最大效益的目的。本文采用正交设计的方法，运用SPSS和EXCEL通过方差分析和回归分析两种方法对纳米硅水泥土60d的抗压强度进行分析，选择水泥掺量、纳米硅掺量、围压、水灰比等4个因素，利用纳米硅水泥土60d的抗压强度进行分析。实验和分析结果表明，纳米硅粉可以显著提高水泥土的抗压强度；纳米硅水泥土抗压强度的主要影响因素有水泥掺量、纳米硅掺量、围压和水灰比等；各因素影响抗压强度的主次顺序为：水泥掺量→围压→纳米硅掺量→水灰比；水泥掺量对强度的影响特别显著，纳米硅掺量和围压有显著影响，而水灰比则有一定影响。针对不同条件下生产的纳米硅水泥土，应用多元线性回归理论可以建立与之相适应的回归方程，以预测水泥土的抗压强度。文中得到的结论为进一步研究纳米硅粉改善水泥土的工程特性、固化机理具重要意义。关键词正交设计抗压强度方差分析回归分析背景水泥土在土木、水利、建筑、交通、海洋等领域的地基加固、基坑支护等工程上有广泛的应用。国内外的许多学者曾就水泥土的相关理论、试验和工程应用等方面开展过很多研究工作，取得了长足的发展和进步。如对外加剂的研究表明，它在水泥土中的量虽不大，却能在水泥土增强、早强与抗渗等方面起到很大的作用，并陆续在三乙醇氨、石灰和石膏等外加剂改善水泥土性能的研究与应用方面取得进展。Gerald A Miller等收集了水泥生产中炉窑的飞灰（CKD）作为水泥土的外加剂，评价了该种外加剂对水泥土无侧限抗压强度（UCS）的影响，得出了UCS与黏土的塑性指数成反比的重要结论，并给出了CKD与水泥土PH值的关系，以便应用更简单的方法判断水泥土的性能，并直接为工程服务。KiyonobuKasama等做了一系列固结和三轴不排水压缩试验，在临界状态理论框架下，讨论了少掺量水泥土的应力–应变行为和强度特性，建立了少掺量水泥土的本构模型。纳米材料的粒径介于10-9～10-7 m之间，为宏观领域和微观世界之间未被开垦的处女地。研究表明，处于纳米级的纳米材料在光、热、电、磁和力学等性质上表现出与宏观材料完全不同的性质。本文拟应用正交试验定量地分析纳米硅水泥土抗压强度的影响因素及其大小，建立纳米硅水泥土抗压强度与各影响因素间的多元线性回归模型，据此来研究水泥土的性能与纳米硅粉间的关系，为探讨纳米硅粉改善水泥土的作用机理奠定基础。问题提出试验采用425号普通硅酸盐水泥，淤泥质黏土取自杭州市某建筑工地 6m基坑深处，物理力学性质见表 1。纳米硅基氧化物 SiO2-x为舟山明日纳米材料有限公司生产（简称纳米硅）。对于纳米硅水泥土抗压强度，选择水泥掺量、纳米硅掺量、围压、水灰比等4个因素进行分析。由正交设计的思想，选正交表，因素水平表如表1 所列。根据正交表设计计算方案如表2。表1 因素水平表水平水泥掺量/%纳米硅掺量/%围压/kPa水灰比/%152045210420050341520684006005560注：1 本试验中的水泥掺量是指水泥质量与水泥土总质量比的百分数；2 纳米硅掺量是指纳米硅质量与水泥质量比的百分数。表2 正交设计计算方案及结果配比号水泥掺量纳米硅掺量围压水灰比6