一種整理界限含水率試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法

孟慧娟

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，天津 300250）

采用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀進(jìn)行界限含水率試驗(yàn)是目前測(cè)定細(xì)粒土液限和塑限的常用方法。它操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好且人為影響因素較小，試驗(yàn)人員經(jīng)過一定專業(yè)知識(shí)和操作技能培訓(xùn)就能很快上崗。以往在計(jì)算機(jī)應(yīng)用不夠普及時(shí)，絕大多數(shù)情況采用繪圖法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在隨著計(jì)算機(jī)的廣泛利用和專用軟件、儀器廠商隨機(jī)軟件的推廣，這類數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理問題基本都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，從而解脫了大量的人力勞動(dòng)，提高了工作效率，保證了工作質(zhì)量。但是，隨著現(xiàn)代人們生活節(jié)奏的加快，工作量的增多，工作壓力的加大，越是自動(dòng)化程度高的工作，人們?cè)疆a(chǎn)生依賴性，如在處理液塑限聯(lián)合測(cè)定儀試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，完全依賴商品軟件，對(duì)數(shù)據(jù)的處理原理不再重視，甚至在對(duì)使用軟件進(jìn)行確認(rèn)工作時(shí)，仍然采用軟件處理結(jié)果和人工繪圖法結(jié)果進(jìn)行比較，忽視了繪圖法本身所存在的人為和圖紙精度的誤差。為了提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果的可靠性，本文結(jié)合實(shí)際工作，論述了在Excel中如何建立自動(dòng)處理液塑限試驗(yàn)數(shù)據(jù)的一種方法。

1 線性方程式的建立

根據(jù)GB/T 50123—2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的“液塑限聯(lián)合測(cè)定法”規(guī)定，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理采用繪圖法。為了實(shí)現(xiàn)在Excel中數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理，首先建立各直線的線性方程式。各直線的標(biāo)識(shí)及相互關(guān)系如圖1。

在圖1的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，橫軸代表含水率ω（%），縱軸代表圓錐入土深度h（mm）。B1線是高含水率對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與次高含水率對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線；B2線是高含水率對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與低含水率對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的連線；B線是高含水率對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與B1線、B2線分別在圓錐入土深度等于2mm時(shí)的對(duì)應(yīng)含水率的平均值所對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線。

按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)B1線和B2線在圓錐下沉深度為2mm處所對(duì)應(yīng)的含水率的差值（圖1中：a（差值））不超過±2%時(shí)，B線就是一條滿足試驗(yàn)要求的直線。在B線上，查得圓錐下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水率為液限，查得圓錐下沉深度為10mm所對(duì)應(yīng)的含水率為10mm液限，查得圓錐下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水率為塑限，以百分?jǐn)?shù)表示，準(zhǔn)確至0.1%。當(dāng)2個(gè)含水率的差值（絕對(duì)值）大于2%時(shí)，應(yīng)補(bǔ)做試驗(yàn)。

圖1 圓錐下沉深度與含水率關(guān)系

依據(jù)圖1中各直線的標(biāo)識(shí)和相互關(guān)系，各直線的線性方程式如下：

B1線的方程式：

化簡(jiǎn)得：

B2線的方程式：

化簡(jiǎn)得：

當(dāng)h=2mm時(shí)，B1線、B2線上對(duì)應(yīng)的ω的差值：

當(dāng)|a|<2%時(shí)，B線方程式：

化簡(jiǎn)得：

式（4）中：

根據(jù)式（1）～式（5）就可以計(jì)算和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)差值，分別計(jì)算當(dāng)圓錐下沉深度h=17，10，2mm時(shí)所對(duì)應(yīng)的ω值。

2 在Excel中建立計(jì)算表

在滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，建立適合本單位使用習(xí)慣的Excel格式的液塑限聯(lián)合測(cè)定法試驗(yàn)計(jì)算，如表1。

表1 液塑限聯(lián)合試驗(yàn)記錄

在表中，除了需要輸入原始的數(shù)據(jù)外，其他計(jì)算數(shù)據(jù)均可以自動(dòng)完成。當(dāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)超誤差時(shí)可以用明顯的標(biāo)識(shí)提醒，如：字符顯示為紅色。

在表中，如果“盒質(zhì)量”不是恒重，那么可以在Excel中建立“盒號(hào)”與“盒質(zhì)量”一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表單，采用Excel中的VLockup或HLockup函數(shù)進(jìn)行自動(dòng)查詢。為了防止“盒號(hào)”與“盒質(zhì)量”表單內(nèi)數(shù)據(jù)被非預(yù)期修改，可以對(duì)建好后的表單進(jìn)行深度隱藏。

3 主要單元格數(shù)值計(jì)算公式代碼

（1）在“液限ω17”一欄的數(shù)據(jù)單元格中（第一行），計(jì)算公式的代碼為：

=IF （ISERROR （LOG10 （P9）+（LOG10 （17）-LOG10 （2））* （LOG10 （M13）-LOG10 （P9））/（LOG10（D13） -LOG10 （2））），""，ROUND （POWER （10，LOG10 （P9）+（LOG10 （17）-LOG10 （2））*（LOG10（M13）-LOG10（P9））/（LOG10（D13）-LOG10（2））），1））

（2）在“液限ω10”一欄的數(shù)據(jù)單元格中（第一行），計(jì)算公式的代碼為：

=IF （ISERROR （LOG10 （P9）+（LOG10 （10）-LOG10 （2））* （LOG10 （M13） -LOG10 （P9））/（LOG10（D13） -LOG10 （2））），""，ROUND （POWER （10，LOG10 （P9）+（LOG10 （10）-LOG10 （2））*（LOG10（M13）-LOG10（P9））/（LOG10（D13）-LOG10（2））），1））

（3）在“誤差Δ”一欄的數(shù)據(jù)單元格中（第一行），計(jì)算公式代碼為：

=IF（ISERROR（ABS（LOG10（M11）+（LOG10（2）-LOG10 （D11））* （LOG10 （M13）-LOG10（M11））/（LOG10（D13）-LOG10（D11））-LOG10（M9）+（LOG10（2）-LOG10 （D9））* （LOG10 （M13）-LOG10（M9））/（LOG10（D13）-LOG10（D9）））），""，ROUND（POWER（10，LOG10 （M11）+（LOG10 （2）-LOG10 （D11））*（LOG10 （M13） -LOG10 （M11））/（LOG10 （D13） -LOG10（D11）））-POWER（10，LOG10（M9）+（LOG10（2）-LOG10 （D9））* （LOG10 （M13）-LOG10（M9））/（LOG10（D13）-LOG10（D9））），2））

（4）在“盒質(zhì)量”一欄的數(shù)據(jù)單元格中（第一行），查詢結(jié)果公式代碼為：

=IF（ISERROR（VLOOKUP（E9，rqxx20200925!B2：E4104，4，F(xiàn)ALSE）），"無號(hào)"，IF（E9=""，""，VLOOKUP（E9，rqxx20200925!B2：E4104，4，F(xiàn)ALSE）））

上述公式代碼中的“rqxx20200925”是“盒質(zhì)量”數(shù)據(jù)表單。

4 結(jié)語

（1）在Excel中可以實(shí)現(xiàn)平時(shí)需要采用有關(guān)軟件才能進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)該方法可以方便我們對(duì)相關(guān)軟件進(jìn)行確認(rèn)。

（2）采用Excel中的VLockup或HLockup函數(shù)，可以對(duì)小型數(shù)據(jù)集進(jìn)行自動(dòng)查詢。

（3）為了增加感官上的比較，可以采用Excel中的繪圖功能，在“液塑限聯(lián)合試驗(yàn)記錄表”旁增加“圓錐下沉深度與含水率關(guān)系圖”，但是精度較粗，因?yàn)樵谀壳癊xcel版本中，繪制的對(duì)數(shù)坐標(biāo)系圖僅為示意圖。