Probabilistic estimation of specific surface area and cation exchange capacity: a global multivariate distribution.
In: Canadian Geotechnical Journal, Jg. 58 (2021-08-01), Heft 8, S. 1077-1094
Online
academicJournal
Zugriff:
Specific surface area (SSA) and cation exchange capacity (CEC) are two fundamental clay properties. However, the determination of CEC and SSA is challenging due to inherent uncertainties and difficulty in experimental measurement. A popular approach is to employ transformation models for their estimation. However, most of the existing models were developed on limited sample sizes and quantification of uncertainty associated with the estimate is not possible. Therefore, this study proposes a multivariate probabilistic approach for estimation of CEC and SSA. First, a five-dimensional database (278 × 5) for the parameters liquid limit (LL), plasticity index (PI), clay fraction (CF), CEC, and SSA (labelled as CLAY/C-S/5/278) is developed. Thereafter, multivariate distribution for the five parameters in the database is constructed using the vine copula approach. Implementation of the proposed approach is demonstrated by updating the prior–unconditional probability density functions (PDFs) of CEC and SSA given single or multiple clay parameters using Bayes' rule. The posterior or conditional PDFs of CEC and SSA are also summarized as practitioner-friendly analytical expressions. Two geotechnical application examples are shown as well. In the proposed approach, CEC and SSA are characterized by their complete joint distribution and therefore this approach is superior to the popular deterministic transformation approach in literature. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
Les deux propriétés fondamentales de l'argile sont la surface spécifique (SSA) et la capacité d'échange cationique (CEC). La détermination de la CEC et de la SSA est cependant difficile en raison des incertitudes inhérentes et de la difficulté de la mesure expérimentale. L'approche la plus courante consiste à utiliser des modèles de transformation pour son estimation. Néanmoins, pour la plupart, les modèles existants ont été développés sur des échantillons de taille limitée, et la quantification de l'incertitude associée à l'estimation n'est pas possible. C'est pourquoi cette étude propose une approche probabiliste multivariée pour l'estimation de la CEC et de la SSA. Tout d'abord, on développe une base de données en cinq dimensions (278 × 5) pour les paramètres limite liquide (LL), indice de plasticité (PI), fraction d'argile (CF), CEC et SSA (étiquetée CLAY/C-S/5/278). Par la suite, la distribution multivariée pour les cinq paramètres de la base de données est construite en utilisant l'approche de la copule de la vigne. On démontre la mise en œuvre de l'approche proposée en mettant à jour la fonction de densité de probabilité (PDF) antérieure–inconditionnelle de la CEC et de la SSA, en fonction de paramètres d'argile simples ou multiples, à l'aide de la règle de Bayes. Les PDF postérieure ou conditionnelle de la CEC et de l'ASS sont également résumées sous forme d'expressions analytiques conviviales pour le praticien. Deux exemples d'applications géotechniques sont également présentés. Dans l'approche proposée, la CEC et la SSA se caractérisent notamment par leur distribution conjointe complète, et est donc supérieure à l'approche de transformation déterministe populaire dans la littérature. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]
Titel: |
Probabilistic estimation of specific surface area and cation exchange capacity: a global multivariate distribution.
|
---|---|
Autor/in / Beteiligte Person: | Sharma, Atma ; Hazra, Budhaditya ; Spagnoli, Giovanni ; Sekharan, Sreedeep |
Link: | |
Zeitschrift: | Canadian Geotechnical Journal, Jg. 58 (2021-08-01), Heft 8, S. 1077-1094 |
Veröffentlichung: | 2021 |
Medientyp: | academicJournal |
ISSN: | 0008-3674 (print) |
DOI: | 10.1139/cgj-2020-0236 |
Schlagwort: |
|
Sonstiges: |
|