EXCEL在處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用
符星愛
[摘要]根據(jù)在實(shí)際工作中常用EXCEL來處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)，舉例介紹用EXCEL進(jìn)行計(jì)算、繪圖的一些常用方法。
[關(guān)鍵詞]EXCEL 處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

隨著高等級(jí)公路建設(shè)的突飛猛進(jìn)，對(duì)工程質(zhì)量的要求也越來越高。在工程施工中，及時(shí)、準(zhǔn)確的整理試驗(yàn)資料，提供試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)指導(dǎo)施工、控制工程質(zhì)量是必不可少的。由于試驗(yàn)工作內(nèi)容繁多，如將一些較為復(fù)雜、需多次重復(fù)計(jì)算、或需繪制圖表的試驗(yàn)項(xiàng)目，應(yīng)用電子表格（EXCEL）進(jìn)行編程，自動(dòng)計(jì)算繪圖，可大大提高工作效率，減少手算的誤差，現(xiàn)就一些常用的試驗(yàn)項(xiàng)目的資料整理，介紹EXCEL在處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用。
在處理土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用。
高速公路施工中土工試驗(yàn)，大量重復(fù)進(jìn)行的是擊實(shí)、液塑限、篩分、CBR值等試驗(yàn)項(xiàng)目。其中資料整理較為復(fù)雜的是液塑限、CBR值試驗(yàn)。
液塑限試驗(yàn)的數(shù)據(jù)整理。
第一步：在EXCEL中建立一張空白“液塑限試驗(yàn)記錄表”。
第二步：將試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的鍵入，并編輯公式，計(jì)算出入土深度平均值及含水量。如表1。
第三步：計(jì)算出液限、塑限及相關(guān)制圖數(shù)據(jù)。
據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》要求，在二級(jí)雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，以含水量w為橫坐標(biāo)，錐入深度h為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪a、b、c三點(diǎn)含水量的h-w圖。分別以點(diǎn)ab、ac連成直線，用液限wL在wL—hP關(guān)系曲線上查出hP，以此hP值在ab、ac線上求出相應(yīng)的兩個(gè)含水量wPab、wPac，如兩個(gè)含水量的差值不大于2%，二者的平均值即為塑限wP。
建立ab、ac直線方程：
ac直線方程：LN（h）=Aac*LN（w）+Bac
ab直線方程：LN（h）=Aab*LN（w）+Bab
其中h為針入深度，w為相應(yīng)的含水量。
系數(shù)A=（LN（h1）-B）/LN（w1）
系數(shù)B=（LN（h2）*LN（w1）-LN（w2）*LN（h1））/（LN（w1）-LN（w2））
注：加下劃線的字符串為EXCEL函數(shù)，下同。
可分別用ab、ac直線方程計(jì)算出各自的wL、hP、wP值。若兩個(gè)wP的誤差符合要求，取平均值為塑限wP。
wL=EXP((LN(20)-B)/A （液限）
hP=wL/(0.524wL-7.606) (細(xì)粒土)
hP=29.6-1.22*wL+0.017*wL*wL-0.0000744* wL * wL * wL (砂性土)
wP=EXP((LN(hP)-B)/A) （塑限）
計(jì)算結(jié)果如表2所示。
要繪制漂亮的圖形還需設(shè)置一些作圖數(shù)據(jù)：如將ab、ac線延長(zhǎng)到入土深度為2mm， 50mm處，分別以h=2，h=50代入公式w=EXP（（LN（h）-B）/A），求出相應(yīng)的含水量。并以hP值為縱坐標(biāo)在圖中添加一水平線。如表3所示。
第四步：繪雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖。從工具欄中選取插入“圖表”，隨著圖表向?qū)�，依次選取圖表類型（XY散點(diǎn)圖）、圖表源數(shù)據(jù)（表1．表3中的數(shù)據(jù)）、圖表選項(xiàng)、圖表位置（插入到前面建立的空白表中）等，即可看到圖形，設(shè)置縱橫坐標(biāo)軸刻度為對(duì)數(shù)，調(diào)整圖表的相關(guān)選項(xiàng)，使圖表美觀，如圖1所示。再將計(jì)算出的液塑限值引入空表中，則完成了數(shù)據(jù)的整理及繪圖工作。
2．CBR試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理
空表制作、原始數(shù)據(jù)的錄入及簡(jiǎn)單的計(jì)算公式輸入與上述方法大同小異，其難度是如何從曲線上由計(jì)算機(jī)自動(dòng)的給出貫入量h為2.5mm，5mm時(shí)的單位壓力值p，下面以擊98次的貫入試驗(yàn)為例。
在EXCEL中運(yùn)用“XY散點(diǎn)圖”繪制出“應(yīng)力與貫入量關(guān)系圖”。在手工作圖時(shí)，我們常用曲線板依照各個(gè)點(diǎn)描出大致吻合的順滑曲線，從圖上查出對(duì)應(yīng)于貫入量為2.5mm，5mm時(shí)單位壓力值p。在EXCEL用“XY散點(diǎn)圖”中的“添加趨勢(shì)線”功能，可以繪出曲線，并提供出趨勢(shì)線方程：p＝Ah2＋Bh＋C（如圖2所示）。
進(jìn)行原點(diǎn)修正。常常曲線并非交于坐標(biāo)原點(diǎn)，根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程要求，需將坐標(biāo)平移，使曲線與坐標(biāo)原點(diǎn)相交。設(shè)p＝0，則求出h1＝（－B－SQR（B＊B－4AC））／2A，h2＝（－B＋SQR（B＊B－4AC））／2A，以h1．h2中絕對(duì)值小者為坐標(biāo)軸平移的距離 h。如表4。


例表4、數(shù)據(jù)修正
1#試驗(yàn)修正 修正后值
系數(shù)A= -25.998 h值 p值 貫入量h 壓力p
系數(shù)B= 452.750 0.21 0 2.71 942
系數(shù)C= -95.318 17.20 0 5.21 1558

修正后需代入方程的h值為:
原來 修正后
h1=2.5mm h1=2.5+ h=2.71mm
h2=5.0mm h2=5.0+ h=5.21mm
求出修正后h1,h2對(duì)應(yīng)的p值: p=A(h+ h)2+B(h+ h)+C。
以此類推，可以分別求出三次貫入時(shí)的單位壓力p值，計(jì)算三次試驗(yàn)結(jié)果的變異系數(shù)Cv，Cv＝STDEV（p1，p2，p3）／（p1+p2+p3）/3。依據(jù)規(guī)程要求，定出此擊次的p值，相應(yīng)求出CBR值。擊數(shù)為30次，50次的數(shù)據(jù)計(jì)算處理方法相同。
CBR值的最終確定。將上述三種不同擊實(shí)次數(shù)的計(jì)算結(jié)果（干密度 ．CBR值）引入一張表中。以CBR值為橫坐標(biāo)．干密度為縱坐標(biāo)繪出圖形中的三點(diǎn)（a、b、c）一般不在同一直線上，為精確起見，可分別求出ab，bc兩線中點(diǎn)的坐標(biāo)值（CBRab中、 ab中）．（CBRbc中、 bc中），以此兩點(diǎn)連線作為我們所求的直線，求出此直線方程 ＝A＊CBR＋B系 數(shù)A．B，代入不同的密實(shí)度值，即可得出相應(yīng)的CBR值。
二．砂石等集料試驗(yàn)。
此類試驗(yàn)（篩分．含泥量等）的計(jì)算、作圖相對(duì)較為簡(jiǎn)單，能掌握土工試驗(yàn)的資料整理方法，用EXCEL來計(jì)算已不成問題。
三．在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與評(píng)定計(jì)算中的應(yīng)用。
進(jìn)行混凝抗壓強(qiáng)度等項(xiàng)目的評(píng)定計(jì)算中，常常需要計(jì)算出若干個(gè)數(shù)據(jù)的均方差等，我們可以運(yùn)用EXCEL中的統(tǒng)計(jì)功能進(jìn)行運(yùn)算，將大大的提高計(jì)算速度及準(zhǔn)確性。首先設(shè)定一個(gè)原始數(shù)據(jù)錄入?yún)^(qū)域，如（A3：H20），則：
平均值 Rn＝AVERAGE（A3：H20）
樣本數(shù)n＝COUNTA（A3：H20）
均方差Sn＝STDEV（A3：H20）
最小值Rmin＝MIN（A3：H20）
則可根據(jù)Rn－K1*Sn*Rn與0.9R或1.15R的大小，Rmin與K2*R或0.95R的大小來進(jìn)行評(píng)定，R為設(shè)計(jì)強(qiáng)度值,系數(shù)K1．K2為規(guī)程規(guī)定值，根據(jù)n的多少來確定。
同樣，在整理計(jì)算路基彎沉值時(shí)，因要依次去除超出平均值L加減二倍均方差的數(shù)據(jù)來進(jìn)行計(jì)算，建立如上述的表格，依次根據(jù)計(jì)算結(jié)果刪去超出規(guī)定的值，計(jì)算機(jī)自動(dòng)重計(jì)算，直到所有數(shù)據(jù)均符合要求為止，這樣就大大節(jié)約時(shí)間。
結(jié)語：以EXCEL強(qiáng)大的計(jì)算及繪圖功能，足以完成常規(guī)性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算及作圖，通過分類制表，建立一個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理／報(bào)表系統(tǒng)，可加快數(shù)據(jù)處理、分析、提高精度、保證計(jì)算結(jié)果的正確性。

參考文獻(xiàn)：1．公路土工試驗(yàn)規(guī)程 JTJ E40－2007 人民交通出版社
2．EXCEL7.0應(yīng)用 電子出版社

 

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