一种整理界限含水率试验数据的方法

孟慧娟

（河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司，天津 300250）

采用液塑限联合测定仪进行界限含水率试验是目前测定细粒土液限和塑限的常用方法。它操作简单、稳定性好且人为影响因素较小，试验人员经过一定专业知识和操作技能培训就能很快上岗。以往在计算机应用不够普及时，绝大多数情况采用绘图法处理试验数据。现在随着计算机的广泛利用和专用软件、仪器厂商随机软件的推广，这类数据采集和数据处理问题基本都实现了自动化，从而解脱了大量的人力劳动，提高了工作效率，保证了工作质量。但是，随着现代人们生活节奏的加快，工作量的增多，工作压力的加大，越是自动化程度高的工作，人们越产生依赖性，如在处理液塑限联合测定仪试验数据时，完全依赖商品软件，对数据的处理原理不再重视，甚至在对使用软件进行确认工作时，仍然采用软件处理结果和人工绘图法结果进行比较，忽视了绘图法本身所存在的人为和图纸精度的误差。为了提高试验数据处理结果的可靠性，本文结合实际工作，论述了在Excel中如何建立自动处理液塑限试验数据的一种方法。

1 线性方程式的建立

根据GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》中的“液塑限联合测定法”规定，试验数据的处理采用绘图法。为了实现在Excel中数据的自动处理，首先建立各直线的线性方程式。各直线的标识及相互关系如图1。

在图1的双对数坐标系中，横轴代表含水率ω（%），纵轴代表圆锥入土深度h（mm）。B1线是高含水率对应的点与次高含水率对应点的连线；B2线是高含水率对应的点与低含水率对应的点的连线；B线是高含水率对应的点与B1线、B2线分别在圆锥入土深度等于2mm时的对应含水率的平均值所对应点的连线。

按照试验标准的规定，当B1线和B2线在圆锥下沉深度为2mm处所对应的含水率的差值（图1中：a（差值））不超过±2%时，B线就是一条满足试验要求的直线。在B线上，查得圆锥下沉深度为17mm所对应的含水率为液限，查得圆锥下沉深度为10mm所对应的含水率为10mm液限，查得圆锥下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限，以百分数表示，准确至0.1%。当2个含水率的差值（绝对值）大于2%时，应补做试验。

图1 圆锥下沉深度与含水率关系

依据图1中各直线的标识和相互关系，各直线的线性方程式如下：

B1线的方程式：

化简得：

B2线的方程式：

化简得：

当h=2mm时，B1线、B2线上对应的ω的差值：

当|a|<2%时，B线方程式：

化简得：

式（4）中：

根据式（1）～式（5）就可以计算和分析试验数据差值，分别计算当圆锥下沉深度h=17，10，2mm时所对应的ω值。

2 在Excel中建立计算表

在满足试验标准要求的情况下，建立适合本单位使用习惯的Excel格式的液塑限联合测定法试验计算，如表1。

表1 液塑限联合试验记录

在表中，除了需要输入原始的数据外，其他计算数据均可以自动完成。当试验数据超误差时可以用明显的标识提醒，如：字符显示为红色。

在表中，如果“盒质量”不是恒重，那么可以在Excel中建立“盒号”与“盒质量”一一对应的数据表单，采用Excel中的VLockup或HLockup函数进行自动查询。为了防止“盒号”与“盒质量”表单内数据被非预期修改，可以对建好后的表单进行深度隐藏。

3 主要单元格数值计算公式代码

（1）在“液限ω17”一栏的数据单元格中（第一行），计算公式的代码为：

=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”一栏的数据单元格中（第一行），计算公式的代码为：

=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“误差Δ”一栏的数据单元格中（第一行），计算公式代码为：

=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“盒质量”一栏的数据单元格中（第一行），查询结果公式代码为：

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

上述公式代码中的“rqxx20200925”是“盒质量”数据表单。

4 结语

（1）在Excel中可以实现平时需要采用有关软件才能进行的数据处理，同时该方法可以方便我们对相关软件进行确认。

（2）采用Excel中的VLockup或HLockup函数，可以对小型数据集进行自动查询。

（3）为了增加感官上的比较，可以采用Excel中的绘图功能，在“液塑限联合试验记录表”旁增加“圆锥下沉深度与含水率关系图”，但是精度较粗，因为在目前Excel版本中，绘制的对数坐标系图仅为示意图。