巧用excel绘制颗粒级配曲线与自动计算粒组特征参数

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1、巧用excel绘制颗粒级配曲线与自动计算粒组特征参数：颗粒分析试验为基础土工试验之一，其成果对土样定名及物理力学性质的判断都有着重要意义。由于试验原始数据繁多，处理步骤繁杂，而以往试验室对颗分数据多为人工处理，导致颗粒分析数据处理工作量大，且结果易出错。利用excel的函数和图表功能，可实现颗粒分析试验从原始数据计算、颗粒级配曲线绘制到粒组特征参数计算的数据自动处理，减少人为影响，提高工作效率及计算准确度。　　关键字：颗粒级配曲线；粒组特征参数；自动计算　　1.颗粒分析试验数据处理的基本流程　　颗粒分析是通过测定干土中各粒组所占该土总质量

2、的百分数的方法，借以明了颗粒大小分布情况，供分类土性、判断土的工程性质及选料之用[1]，其基本原理参见文献[1]、[2]。　　本文仅讨论筛析法联合密度计法的颗粒分析自动化数据处理。其数据处理分为五个基本步骤：①筛析法计算0.075mm以上颗粒大小及含量②密度计法计算0.075mm以下颗粒大小及含量③绘制颗粒级配曲线④从颗粒级配曲线上读取粒组特征参数和粒径含量的辅助数据（粒径0.05mm,0.005mm,0.002mm所对应的含量百分比）⑤计算粒径含量表。　　试验成果包括颗粒级配曲线，粒组特征参数（d10，d30，d50，d60，不均匀系数

3、Cu，曲率系数Cc）及粒径含量表。　　2.目前颗粒分析电化处理数据的状况　　随着计算机的普及，目前很多试验室已经开始用软件来完成颗粒分析数据的电化处理，常见的主要是办公软件Excel[3][4]和绘图软件AutoCAD[5]。据笔者了解，目前试验室用Excel处理颗粒分析数据的方式还主要局限于常规计算和绘制颗分曲线[3][4]，而粒组特征参数及粒径含量的辅助数据仍采用人工读取，这样的做法导致数据精度因人而异，且结果易发生量级错误；用AutoCAD处理颗粒分析数据，虽已通过编制AtuoLISP程序自动计算出粒组特征参数，但由于AutoCAD

4、的优势在于图形处理而非数据处理，因此还要利用Excel表格进行数据前期准备，然后用AtuoLISP在AutoCAD中进行绘图和简单计算[5]。　　3.新的解决思路　　Excel能够较为方便地完成步骤①～③的计算及绘图，主要的困难是如何实现第④步的模块化。鉴于图表的数据源是两列相关的数组，因此考虑直接通过寻找两列数组的关系，用数值拟合的方式来自动求解特征参数和辅助数据。　　文献[3]提出了用方程法（对数曲线）计算和插值法计算的两种思路，考虑到有些曲线运用对数曲线求解误差较大，且实际试验过程中采集的数据点足够多，颗粒级配曲线上两点间线性关系较

5、好，因此本文依据插值法来编制自动处理颗粒分析数据模块。　　本次列举的Excel方案分三个板块：(1)原始数据输入，(2)颗粒大小计算及颗粒级配曲线绘制,(3)粒组特征参数及粒径含量计算。本文仅讨论后两个计算板块。　　3.1颗粒大小计算及颗分曲线绘制　　主要计算区分三部分，第一部分为筛析法颗粒大小及含量计算；第二部分为密度计法颗粒大小及含量计算，第三部分为粒径含量计算。计算公式可依照