水利堤防標準中土的定名分析和自動化處理

王 維

（河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300250）

由于人們在長期工程實踐中養成的習慣用法和勘察應用軟件不能及時更新等原因限制，目前在水利堤防工程勘察項目中，尚未完全依據標準規定的要求對土進行分類定名。因此，在嚴格執行標準要求方面存在問題。本文結合實際試驗數據，分析SL 188—2005《堤坊工程地質勘察規程》對普通土分類定名的各項規定，在總結規律的基礎上實現對土的分類定名的自動化處理，為今后全面執行規范要求提供便利。

1 土的粒組劃分

SL 188—2005《堤坊工程地質勘察規程》和GB/T 50145—2007《土的工程分類標準》兩個標準中對土的粒組化分是一致的，根據土的粒徑顆粒的大小劃分為：巨粒組、粗粒組和細粒組，其中巨粒組細分為：漂石（塊石）和卵石（碎石）；粗粒組細分為：礫粒和砂粒；細粒組細分為：粉粒和黏粒，如表1。

表1 粒組劃分

2 巨粒類土分類定名的特點

根據GB/T 50145—2007《土的工程分類標準》規定，試樣中粒徑大于60mm粒徑顆粒的質量大于總質量15%的土稱為巨粒土，如表2。

從表2可以看出，當確定土類為巨粒土后，新標準改變了以往的累計含量定名，而是以相對含量定名。如：大于60mm粒徑顆粒的含量為65%，其中：大于200mm粒徑顆粒的含量占35%，60～200mm粒徑顆粒的含量占30%。如果按照舊標準進行土的分類定名為：混合土卵石；而依據現行的GB/T50145—2007《土的工程分類標準》進行分類定名為：混合土漂石。

表2 巨粒類土的分類

對于巨粒組含量不大于15%時，標準GB/T50145—2007《土的工程分類標準》中的4.0.2款規定：試樣中巨粒組含量不大于15%時，可扣除巨粒，按粗粒類土或細粒類土的相應規定分類；當巨粒對土的總體性狀有影響時，可將巨粒計入礫粒組進行分類。就此規定而言，當提供試驗成果資料時，如果扣除巨粒，是提供樣品的原始顆粒分析試驗數據，還是提供扣除巨粒后的顆粒分析試驗數據。因扣除巨粒后不僅顆粒級配發生了變化，且不均勻系數（Cu）、曲率系數（Cc）、特征粒徑等均發生了變化，故本文建議非明確要求，否則按不扣除巨粒處理。

3 粗粒類土分類定名的特點

根據GB/T50145—2007《土的工程分類標準》規定，試樣中粒徑大于0.075mm粒徑顆粒的質量大于總質量50%的土稱粗粒類土，其土的分類定名如表3。

表3 粗粒類土的分類

從表3可看出，當確定為粗粒土時，土的分類定名也由累計含量改為相對含量。當礫粒組含量大于砂粒組含量時稱為礫類土；當礫粒組含量不大于砂粒組含量時稱為砂類土。如：大于0.075mm粒徑顆粒的含量為55%，其中：大于2mm粒徑顆粒的含量占30%，0.075～2mm粒徑顆粒的含量占25%。如果按照舊標準進行土的分類定名為：細粒土質砂；而依據現行的GB/T50145—2007《土的工程分類標準》進行分類定名為：細粒土質礫。

4 細粒土分類定名的特點

細粒土的分類定名依據SL 188—2005《堤防工程地質勘察規程》的三角坐標圖法，其三角坐標圖法規定如圖1。

圖1 土的三角坐標分類

在GB/T 50145—2007《土的工程分類標準》規定：粗粒組含量大于25%且不大于50%的土稱含粗粒的細粒土。因此，為了使標準GB/T50145—2007《土的工程分類標準》和SL 188—2005《堤坊工程地質勘察規程》的有關規定能夠有機銜接，當粗粒組含量滿足此款時，應首先扣除粗粒含量，然后把余下的細顆粒含量之和按100%計，重新分配各細顆粒組含量。采用新的各細顆粒組含量在圖1上確定土的名稱，最后在土的分類名稱前加上“含粗粒土的”冠詞，其中：“含粗粒土的”冠詞可以根據粗粒組中的礫粒組與砂粒組的相對多少細分為兩種形式：礫粒組含量大于砂粒組含量為“含礫的”，反之為“含砂的”。

5 不同標準進行土的分類定名結果比較

由于工程技術人員的習慣用法和勘察軟件滯后更新等原因，目前在水利工程項目中對土的分類定名還一直沿用如下方法：粗粒土及以上的土的分類定名采用國標GB 50021—2001（2009年版）《巖土工程勘察規范》；細粒土采用水利行業標準SL 188—2005《堤防工程地質勘察規程》或SL 265—2016《水閘設計規范》中的三角坐標圖法進行分類定名。經過對比分析，土的粗、細顆粒級配均依據SL 188—2005標準分類定名（其中：粗粒土引用GB/T 50145—2007標準規定，細粒土采用三角坐標圖法）和分別依據上述兩個標準（GB 50021—2001（2009年版）、SL 188—2005）進行分類定名是存在差別的，有時可能差別較大。如果在實際工程中不加注意就可能對土的特性造成誤判。表4是對兩種方式進行土的分類定名部分結果的對照比較。

表4 兩種方式進行土的分類定名結果對照

從表4可看出：兩種方式對土的分類定名結果的主要區別在巨粒土和粗粒土，細粒土的分類定名因為均采用三角坐標法，所以差別不大，其唯一差異僅當大于0.075mm粒徑顆粒含量大于25%時，采用標準SL 188—2005《堤坊工程地質勘察規程》對土的分類定名時需要在按照三角坐標圖法確定的細粒土名稱前面冠以“含粗粒土的”或“含礫的/含砂的”的前綴，而另一種方式則沒有。

6 程序化自動分類定名

當采用Python語言編程時，其主要語句如下：

#根據顆粒組成進行土的定名

def is_float（string）：

"""定義判斷輸入的數據是否合理的函數"""

if string.count（′.′）＞1：

return′數據輸入錯誤，請核實后重新輸入！′

上述程序在Win7系統、Python IDLE V3.8.5（32bit）中調試通過驗證。如果讀取數據文件進行批量化定名，對該程序稍加補充完善即可。

7 結語

在進行水利堤防工程項目時，應按照SL 188—2005《堤防工程地質勘察規程》的規定進行土的分類定名。土的分類定名關系到工程技術人員對土的物理和力學特性的初步判斷。準確、自動進行土的分類定名可以充分保證成果質量和提高工作效率。