正交试验设计是一种以概率论和数理统计为理论基础，利用一套规格化的表格——正交表，科学合理地安排试验，通过部分试验，了解全面试验的情况，快速找到诸多因素中对试验指标有显著影响的主要因素的设计方法。正交试验设计常用于工业、农业、医药等行业中，能够大大减少试验次数，因素数和水平数越大，该方法的优越性就越明显。对于隧道开挖的围岩变形研究，需要考虑多个因素对计算结果是否有显著影响，采用正交试验的方法进行分析十分合适。
正交试验的原理是数理统计学与正交性原理，其特点是安排的试验次数最少，且能反映客观事物变化的规律，构造原则是“整齐可比性”和“均衡分散性”。
“整齐可比性”是指在同一张正交表中，每个因素的每个水平出现的次数是完全相同的。由于在试验中每个因素的每个水平与其他因素的每个水平参与试验的概率是完全相同的，这就保证了在各个水平中最大程度地排除了其他因素水平的干扰，因而能最有效地进行比较和做出展望。
“均衡分散性”是指在同一张正交表中，任意两列（两个因素）的水平搭配（横向形成的数字对）是完全相同的，这样就保证了试验条件均衡地分散在因素水平的完全组合之中，因而具有很强的代表性，容易得到好的试验条件。
正交试验设计的基础是经过特殊设计的、规格化的正交表。不同的正交表分别适用于具有不同因素个数、不同水平级数及试验次数的情况，要根据不同的试验要求来决定正交表的选取。正交表常用Lm（qn）表示，其中L代表一张正交表，其下标m表示试验次数，q表示因素的水平数，指数n表示最多可以安排因素的个数。(www.xing528.com)
正交试验设计常用的术语定义如下。
试验指标：试验研究过程的因变量，根据试验目的选定的用来衡量试验效果的量值。
因素：试验研究过程的自变量，造成试验指标按某种规律发生变化的那些原因。
水平：试验中因素所处的具体状态或情况，又称为等级。
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