一種整理界限含水率試驗數據的方法

孟慧娟

（河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300250）

采用液塑限聯合測定儀進行界限含水率試驗是目前測定細粒土液限和塑限的常用方法。它操作簡單、穩定性好且人為影響因素較小，試驗人員經過一定專業知識和操作技能培訓就能很快上崗。以往在計算機應用不夠普及時，絕大多數情況采用繪圖法處理試驗數據?，F在隨著計算機的廣泛利用和專用軟件、儀器廠商隨機軟件的推廣，這類數據采集和數據處理問題基本都實現了自動化，從而解脫了大量的人力勞動，提高了工作效率，保證了工作質量。但是，隨著現代人們生活節奏的加快，工作量的增多，工作壓力的加大，越是自動化程度高的工作，人們越產生依賴性，如在處理液塑限聯合測定儀試驗數據時，完全依賴商品軟件，對數據的處理原理不再重視，甚至在對使用軟件進行確認工作時，仍然采用軟件處理結果和人工繪圖法結果進行比較，忽視了繪圖法本身所存在的人為和圖紙精度的誤差。為了提高試驗數據處理結果的可靠性，本文結合實際工作，論述了在Excel中如何建立自動處理液塑限試驗數據的一種方法。

1 線性方程式的建立

根據GB/T 50123—2019《土工試驗方法標準》中的“液塑限聯合測定法”規定，試驗數據的處理采用繪圖法。為了實現在Excel中數據的自動處理，首先建立各直線的線性方程式。各直線的標識及相互關系如圖1。

在圖1的雙對數坐標系中，橫軸代表含水率ω（%），縱軸代表圓錐入土深度h（mm）。B1線是高含水率對應的點與次高含水率對應點的連線；B2線是高含水率對應的點與低含水率對應的點的連線；B線是高含水率對應的點與B1線、B2線分別在圓錐入土深度等于2mm時的對應含水率的平均值所對應點的連線。

按照試驗標準的規定，當B1線和B2線在圓錐下沉深度為2mm處所對應的含水率的差值（圖1中：a（差值））不超過±2%時，B線就是一條滿足試驗要求的直線。在B線上，查得圓錐下沉深度為17mm所對應的含水率為液限，查得圓錐下沉深度為10mm所對應的含水率為10mm液限，查得圓錐下沉深度為2mm所對應的含水率為塑限，以百分數表示，準確至0.1%。當2個含水率的差值（絕對值）大于2%時，應補做試驗。

圖1 圓錐下沉深度與含水率關系

依據圖1中各直線的標識和相互關系，各直線的線性方程式如下：

B1線的方程式：

化簡得：

B2線的方程式：

化簡得：

當h=2mm時，B1線、B2線上對應的ω的差值：

當|a|<2%時，B線方程式：

化簡得：

式（4）中：

根據式（1）～式（5）就可以計算和分析試驗數據差值，分別計算當圓錐下沉深度h=17，10，2mm時所對應的ω值。

2 在Excel中建立計算表

在滿足試驗標準要求的情況下，建立適合本單位使用習慣的Excel格式的液塑限聯合測定法試驗計算，如表1。

表1 液塑限聯合試驗記錄

在表中，除了需要輸入原始的數據外，其他計算數據均可以自動完成。當試驗數據超誤差時可以用明顯的標識提醒，如：字符顯示為紅色。

在表中，如果“盒質量”不是恒重，那么可以在Excel中建立“盒號”與“盒質量”一一對應的數據表單，采用Excel中的VLockup或HLockup函數進行自動查詢。為了防止“盒號”與“盒質量”表單內數據被非預期修改，可以對建好后的表單進行深度隱藏。

3 主要單元格數值計算公式代碼

（1）在“液限ω17”一欄的數據單元格中（第一行），計算公式的代碼為：

=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”一欄的數據單元格中（第一行），計算公式的代碼為：

=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”一欄的數據單元格中（第一行），計算公式代碼為：

=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“盒質量”一欄的數據單元格中（第一行），查詢結果公式代碼為：

=IF（ISERROR（VLOOKUP（E9，rqxx20200925!B2：E4104，4，FALSE）），"無號"，IF（E9=""，""，VLOOKUP（E9，rqxx20200925!B2：E4104，4，FALSE）））

上述公式代碼中的“rqxx20200925”是“盒質量”數據表單。

4 結語

（1）在Excel中可以實現平時需要采用有關軟件才能進行的數據處理，同時該方法可以方便我們對相關軟件進行確認。

（2）采用Excel中的VLockup或HLockup函數，可以對小型數據集進行自動查詢。

（3）為了增加感官上的比較，可以采用Excel中的繪圖功能，在“液塑限聯合試驗記錄表”旁增加“圓錐下沉深度與含水率關系圖”，但是精度較粗，因為在目前Excel版本中，繪制的對數坐標系圖僅為示意圖。