1、-. z.巧用E*cel軟件處理擊實試驗數(shù)據(jù)并繪制曲線效果圖永利(*生產(chǎn)建立兵團農(nóng)二師勘測 *庫爾勒市 841000) 【摘要】應(yīng)用E*cel對擊實試驗數(shù)據(jù)成果進展簡化處理，繪制擊實曲線圖，并利用E*cel強大的分析計算功能，求解出曲線的趨勢方程及相關(guān)系數(shù)，進一步求解出最優(yōu)含水率和最大干密度，簡化了繪制曲線的煩瑣工作，同時減少手工繪圖的誤差。本文對此作了詳細介紹?！娟P(guān)鍵詞】 E*cel 擊實 試驗 曲線 飽和 趨勢方程 相關(guān)系數(shù) 最大干密度 最優(yōu)含水率 飽和度 1 前言土的擊實試驗是衡量土的壓實性的一項很重要指標，在鐵路、公路、橋梁、機場、水利水庫壩體等工程建立的填方地基設(shè)計中都是必不可少的。

2、此外，土的滲透、壓縮、剪切等試驗在一定程度上又是由擊實試驗來控制的。所以擊實試驗的成果對設(shè)計、施工以至于工程造價都會帶來影響。土在外力作用下碾壓或夯實，孔隙度變小，密度增加，強度提高，壓縮性及滲透性降低，使土的工程性質(zhì)得到改善。而土的壓實性就是指在一定的含水量條件下，以人工或機械的方法，使土能夠到達*種密實程度的性能。土的壓實強度與含水量、壓實功能和壓實方法有著密切的關(guān)系。當(dāng)壓實功能和壓實方法不變時，則土的干密度隨含水量的增加而增加；當(dāng)干密度到達*一最大值后，含水量的繼續(xù)增加反而使干密度減小。此時干密度的最大值稱為最大干密度，其相應(yīng)的含水量稱為最優(yōu)含水量。擊實試驗的目的，就是模擬工地壓實條件，

3、用標準擊實的方法，測定在*種壓實功能下土的含水量和干密度的關(guān)系，確定土的最優(yōu)含水量和相應(yīng)的最大干密度，以求用最小的壓實功能，得到符合工程要求的密實度。圖1 擊實試驗計算和曲線效果圖長期以來，工作在試驗場所的技術(shù)人員面對大量擊實試驗數(shù)據(jù)，采用手工描點，曲線尺繪圖的方法，不僅工作量大煩瑣，并且極易受個人因素影響，得出的試驗結(jié)果可信度比擬差，不同程度地困繞著工程技術(shù)人員。目前計算機已經(jīng)普及，但專業(yè)繪制擊實效果圖的軟件并不多見，且有的軟件在輸入數(shù)據(jù)時相對較為復(fù)雜。假設(shè)使用AutoCAD繪制，由點連線，既不準確也很麻煩。筆者利用E*cel處理試驗數(shù)據(jù)，并繪制擊實曲線圖該圖為矢量圖，可任意放大縮小，便于試

4、驗人員比照觀察，最終求解出試驗結(jié)果。利用E*cel表格還可以對試驗中的異常值加以分析補充或剔除。本文介紹了這一方法和操作過程，拋磚引玉，請同行指點。 本文實例是采用南實處型擊實儀定體積法對粒徑小于5mm的土樣試驗后所得數(shù)據(jù)的分析處理。其他類型土的物理力學(xué)數(shù)據(jù)，可采用公式校正的方法，到達試驗?zāi)康摹?2 數(shù)據(jù)的采集與輸入首先新建E*cel文件，制作各種表頭工程，如圖1所示。 利用E*cel的表格功能輸入表頭擊實試驗計算&曲線效果圖，居中后設(shè)定字體大小并合并單元格以下類似。在表頭下方各行分別輸入調(diào)配含水量(%)、干密度、土的飽和含水率(%)、濕密度、擊實筒+土重(g)、擊實筒體積(cm3)、土的比重

5、等。其他表項如圖依次類推。制作完后輸入本試驗中的常量，如筒的重量、體積，水的密度等，再輸入試驗所得土的比重，不同調(diào)配含水量及其相應(yīng)的擊實筒+土重。然后根據(jù)公式： 濕密度=擊實筒+土重-擊實筒重/擊實筒體積 1 如表中B7=(B8-B9)/B10 干密度=濕密度/1+0.01調(diào)配含水量 2 如表中B5 =B7/(1+B40.01) 土的飽和含水率=4水的密度/土的干密度-1/土樣比重100 3 如表中B6 =(E10/B5-1/E9) 100 其余的相應(yīng)表格項可按住ctrl鍵用鼠標拖動的方法依次產(chǎn)生或輸入類似公式。 3 繪制曲線效果圖3.1 干密度和含水率的關(guān)系曲線 圖2 選取圖形類別 圖3 選

6、擇曲線類型以含水率為橫坐標，干密度為縱坐標準備繪圖。選取插入圖表向?qū)Щ虺Ｓ霉ぞ邫诘膱D表向?qū)?圖表向?qū)?4步驟之1-圖表類型。如圖2所示*Y散點圖平滑線散點圖下一步圖表向?qū)?4步驟之2-圖表源數(shù)據(jù)。如圖3、 圖4所示數(shù)據(jù)區(qū)域。在空白區(qū)域中用鼠標框選B4:G5或輸入=Sheet1!$B$4:$G$5；系列產(chǎn)生在選行下一步圖表向?qū)?4步驟之3-圖表選項 圖5。圖表標題T輸入擊實試驗計算&曲線效果圖；數(shù)值*軸A輸入含水量%，y軸V輸入干密度d(g/cm3)；坐標軸數(shù)值*軸A、數(shù)值y軸V多項選擇框中全打；圖6網(wǎng)格線中數(shù)值*軸、數(shù)值y軸的主要網(wǎng)格線和次要網(wǎng)格線多項選擇框中可模擬米格紙全打；圖例中顯示圖例可

7、依據(jù)喜好或圖形位置分別選擇底部、右上角等；數(shù)據(jù)標志中可以選擇散點的Y值或*值或系列名稱或兼而選擇，這主要依據(jù)最后形成圖形的大小。例如以A4圖紙擺放，則最好選Y值或*值中其一為好，其余依據(jù)最終顯示可要可不要。下一步圖表向?qū)?4步驟之4-圖表位置。如圖7示選擇，將圖表作為對象，插入前的單項選擇框打，選擇相應(yīng)的工作表，當(dāng)然也可作為新工作表插入。以上步驟在圖表生成后，亦可在圖形上選鼠標右鍵相應(yīng)選項修改或添加。3.2 曲線趨勢方程的生成與求解綜觀曲線類型圖4、圖5，結(jié)合長期以來我們用米格紙描圖擬合曲線求最大干密度和最優(yōu)含水率的經(jīng)歷，不難發(fā)現(xiàn)該曲線在坐標系中成鐘式分布。我們在試驗中忽略其他因素如試驗儀器、

8、方法、擊實作工等不計，理想狀態(tài)下的曲線在峰值附近應(yīng)為：曲線f(*)在值為a,b的區(qū)間滿足二項式y(tǒng)=f(*)=a*2+b*+c (其中a0)。在此根底上，我們可在曲線上點鼠標右鍵選取添加趨勢線R圖8，在類型子菜單中選多項式P階數(shù)為2圖9；選項子菜單中分別設(shè)定趨勢線名稱自定如擊實試驗曲線趨勢方程或選自動設(shè)置圖10；趨勢預(yù)測中前后推單位可在0.5個單位調(diào)整，如果單位變動，縱坐標也會隨之調(diào)整。單位調(diào)整后圖形胖瘦會發(fā)生明顯變化。設(shè)置截距(S)中一般不選，顯示公式(E)及顯示R平方值(R)前的多項選擇框打如圖10所示。 圖4 典線類型圖a 圖5 典線類型圖b 圖6 選擇坐標類型 圖7 選擇工作表圖8 添加

9、趨勢線 圖9 選多項式階數(shù)點擊確定即生成飽和曲線圖(圖11)。圖形生成后在圖表區(qū)點擊鼠標右鍵，可選取數(shù)據(jù)系列格式和趨勢線格式，并進一步設(shè)置圖形線條、類型、顏色等。 圖10 設(shè)定趨勢線名稱 圖11 飽和曲線圖 圖12 選取源數(shù)據(jù)圖13 飽和曲線參數(shù)設(shè)置表對于生成的多項式方程，參數(shù)a、b、c及方程式分別填入圖1所示的B11、C15、C16、C17等單元格。根據(jù)二次多項式的規(guī)律，此時峰值處有 *=-b/2a 5 y=a*2+b*+c=a(-b/2a)2+b(-b/2a)+c 6 即在C18、C19單元格中，f(*)=分別為 =-D15/(2*C15)和=C15*F152+D15*F15+E15。最后

10、把得到的結(jié)果值分別到經(jīng)過處理的D16和H16兩個單元格中。 在圖10截距(S)一欄中，其選擇值會影響圖形中擊實曲線及其趨勢線峰值處的擬合程度。本例中假設(shè)取截距0.5，圖形峰值處的擬合會好一點，生成的結(jié)果分別如下： y = -0.0054*2 + 0.154* + 0.7179趨勢方程 7 R2 = 0.9844相關(guān)系數(shù) 最優(yōu)含水量(%)op=14.26 最大干密度(g/cm3)dma*=1.816 (不選設(shè)置截距(S)項) y = -0.0065*2 + 0.1852* + 0.5趨勢方程 8 R2 = 0.9456相關(guān)系數(shù) 最優(yōu)含水量(%)op=14.25 最大干密度(g/cm3)dma*=

11、1.819 選設(shè)置截距(S)項，設(shè)置截距為0.5時 通過比擬發(fā)現(xiàn)，不選擇設(shè)置截距(S)與選擇設(shè)置截距(S)所得出的最優(yōu)含水量、最大干密度差異不大，在施工中根本可以忽略，不選設(shè)置截距(S)的相關(guān)系數(shù)也比選設(shè)置截距的相關(guān)系數(shù)要好。當(dāng)改變截距時，對于峰值的重合性要好一些。 3.3 制作飽和曲線 因為成圖在同一個坐標系中，因此制作飽和曲線時可直接在圖11的根底上，于圖表區(qū)點擊鼠標右鍵選取源數(shù)據(jù)(圖12)，確定選取系列子工程，設(shè)置好曲線名稱、*值和Y值的區(qū)域(可用鼠標拖選或輸入絕對路徑)，如圖13所示。 經(jīng)過上述各步驟，我們根本完成了擊實試驗曲線圖、趨勢線及飽和曲線的制作，并擬合出兩種曲線的趨勢方程，完

12、成對最大干密度、最優(yōu)含水量的求解，最終生成的試驗結(jié)果圖表模擬打印如圖14所示。 14 擊實試驗成果打印圖表4 小結(jié)擊實試驗由于資料處理煩瑣，一向被試驗人員所頭疼。利用E*cel 可以充分發(fā)揮其強大的制表、公式計算和繪圖功能由于其圖形具有矢量化性能，從而為進一步微觀查看圖表參數(shù)、修正試驗誤差和補充試驗數(shù)據(jù)提供了方便，通過圖形反推出趨勢線及趨勢方程，從而把圖解功能轉(zhuǎn)化為數(shù)解模塊，為試驗人員準確處理試驗數(shù)據(jù)提供可行性，同時也減少了試驗人員間的可比性和試驗室誤差。而且用本方法所建立的表格系統(tǒng)完全可以模板化，試驗人員僅需將所得原始數(shù)據(jù)，填入相應(yīng)的表格中即可生成圖表。生成的圖表只需稍作格式調(diào)整，即可以清晰方便地瀏覽并存檔，解決了長期以來困擾試驗人員的一大難題。 5 考前須知由于擬合的二次方程僅在一定的試驗區(qū)域滿足最好條件，因此試驗人員調(diào)配含水量必須在最優(yōu)含水量的附近(兩邊都要有，