Excel在工程勘察中的應用

【摘 要】本文用excel編制了一個在工程勘察中計算砂土液化的簡單計算表格，并用案例說明用excel計算砂土液化的方便，快迅，直觀。

【關鍵詞】excel ；砂土液化 ；液化指數

【Abstract】The article drew up an investigate to fall into to calculate sandy soil liquefaction in the engineering with the excel of simple compute a form， counteract case elucidation to use an excel calculation sandy soil liquefaction of convenience， quickly fast， keep a view.

【Key words】Excel； Sandy soil liquefy； Liquefaction index number

1. 前言

excel是office軟件的組件之一，其用途較廣。現就其在工程勘察中計算砂土液化的應用進行敘述。

2. 砂土液化判別

在巖土工程勘察時，土層是否存在砂土液化，一般采用標準貫入試驗來判別，如果野外標準貫入試驗錘擊數的實測值小于標準貫入錘擊數臨界值，該處土層就存在液化可能。根據《建筑抗震規范》（G50011-2001），在地面以下15m深度范圍內，液化判別標準貫入錘擊數臨界值Ncr按下式確定：

Ncr=No[0.9+0.1（ds-dw）]3/ρc

Ncr——液化判別標準貫入錘擊數臨界值；

No——液化判別標準貫入錘擊數基準值；

ds——飽和土標準貫入點深度（m）；

ρc——粘粒含量百分率，當小于3或為砂土時，應采用3。

對存在液化土層的地基，在探明各液化土層的深度和厚度后，按下式計算各個鉆孔的液化指數，并劃分地基的液化等級。

IIE=∑ni=1〔1-NiNcri〕diWi

IlE——液化指數；

n——在判別深度范圍內每一個鉆孔標準貫入試驗點的總數；

Ni， Ncri——分別為i點標準貫入錘擊數的實測值和臨界值，當實測值大于臨界值時，應取臨界值的數值；

di——i點所代表的土層厚度；（m）

wi——i土層單位土層厚度的層位影響權函數值。

3. excel計算表格的編制

3.1 根據以上兩個公式，結合excel電子表格的強大計算功能，在輸入基礎數據，利用excel的計算功能自動計算出各個鉆孔的液化指數。

3.2 根據野外的實踐經驗，一般一個鉆孔大多數分布有一層砂，每個鉆孔在砂層中標準貫入試驗次數一般不多于10次，現就按單層砂土的液化情況，利用excel編寫計算表1（以標準貫入試驗次數為10次編制）。

3.3 各單元格的輸入內容如下：

（1）A1單元格輸入：地下水位深度；D1單元格輸入：地下水位的實測深度（m）。

（2）A2單元格輸入：標準貫入擊數基準值N0；D2單元格輸入：根據設計地震分解組結合地震烈度查表所得的標準貫入錘擊數基準值。

（3）A3單元格輸入：砂土層頂埋深；B3單元格輸入：砂土層層頂的頂部埋深的數值（m）；C3單元格輸入：層底深度；D3單元格輸入：砂土層層底深度的數值（m）；G3單元格輸入：地下水位深度或液化土層頂埋深的較大值；Z3單元格輸入：MAX（D1，B3）。

（4）A4單元格輸入：標貫點號；A5～A14單元格輸入為1～10；B4單元格輸入：標準貫入試驗點深度；B5～B14單元格輸入：填相應標準貫入試驗點的深度（m），有幾個標準貫入試驗點填幾個； C4單元格輸入：實測擊數；C5～C15單元格輸入：填相應標準貫入的實測擊數； D4單元格輸入：粘粒含量百分率； D5～D14單元格輸入：填粉土相應的粘粒含量百分率，如果砂土則為3；E4單元格輸入：臨界值函數； E5單元格輸入： =IF（B5>0，D$2*（0.9+0.1*（B5-D$1））*SQRT（3/D5），0）；而后復制E5單元格分別粘貼至E6～E15單元格。F4單元格輸入：土層厚度；F5單元格輸入：=IF（B6>0，（B5+B6）/2-I3，D$3-I3）。 F6單元格輸入： =IF（B7>0，（B6+B7）/2-（B6+B5）/2，D$3-（B6+B5）/2）；復制F6單元格分別粘貼至F7～F14單元格。G4單元格輸入：中點深度；G5單元格輸入： =IF（B5>0，I3+F5/2，0）；G6單元格輸入： =IF（B6>0，（B5+B6）/2+F6/2，0）；復制G6單元格輸入分別粘貼至G7～G14單元格；H4單元格輸入：權函數；H5單元格輸入： =IF（G5>5，10-G5+5，10），復制H5單元格輸入分別粘貼至H6～H14單元格；I4單元格輸入：該點液化指數；I5單元格輸入： =IF（E5>0，（1-MIN（C5，E5）/E5）*F5*H5，0） ；復制I5單元格輸入粘貼至I6～I14單元格；J4單元格輸入：液化指數；J5單元格輸入=SUM（I5：I14）。而后隱藏F、G、H、I四列（表2），用excel編制的砂土液化計算表就完成了。

（5）當鉆孔有多層砂土時，可在B3單元格輸入填寫第二層（或是第三層、第四層等）砂土的層頂埋深及在D3單元格輸入填寫第二層（或是第三層、第四層等）的層底深度，其他數據根據相應的位置照填，然后把各層計算所得的液化指數相加即可。

（6）例：某鉆孔揭露地下水位1.5m，查表得，標準貫入擊數基準值為10，砂層頂深度4.1m，底深度8.5m，砂層做3次標準貫入，標準貫入深度分別為5.5m，6.5m，7.5m，實測數相應為8擊，12擊，12擊，砂層粘粒含量百分率為6，當這些數據分別填入相應的單元格輸入中，將在E5，E6，E7三個單元格自動出現相應標準貫入錘擊數臨界值13，14，15，而在J5單元格輸入自動出現液化指數的數值10.66（表2）。

（7）又如：某鉆孔揭露地下水位1.5m，標準貫入擊數基準值為10，鉆孔揭露有兩層砂層，第一層砂層的有關數據如上例，第二層砂層頂層埋深為11m，底層深度13.5m，該砂層做2次標準貫入，標準貫入試驗點深度分別為12m，13m，實測數相應為9擊，12擊，砂層粘粒含量百分率為3，當第一層數據分別填入相應的單元格輸入后，在J5單元格自動出現液化指數的數值10.66（表2）；當第二層數據分別填入相應的單元格輸入后，在J5單元格自動出現液化指數的數值3.70（表3）；其液化指數為14.36（10.66+3.70=14.36）。

4. 結論

利用excel的計算及選擇功能可快速的計算出砂土層的液化指數，從而節省了大量的計算時間和簡單而繁瑣的人工計算。

參考文獻

[1] 林在貫、高大釗等，巖土工程手冊，北京：中國建筑工業出版社，1994.

[2] 常士驃.工程地質手冊，北京：中國建筑工業出版社，1992.

[文章編號]1006-7619（2015）03-08-96

[作者簡介] 任凱（1969-）男，職稱：工程師，主要從事地質調查、巖土工程勘察、水文地質，工程地質、環境地質等工作。