液塑限联合测定法的若干问题探讨

液塑限联合测定法的若干问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 探讨 2007年第l期殷春娟等:液塑限联合测定法的若干问题探讨?63? 液塑限联合测定法的若干问题探讨 殷春娟崔永高郑大龙 (上海市民防地基勘察院上海200232 上海岩土工程勘察 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院有限公司上海200002) 摘要对液塑限联合测定法数据进行整理,采用基于EXCEL图表处理功能编制的电子表格计算法代替规范作图法,既方 便又提高工效.同时对上海滨海平原区土层的液塑限试验合格品的临界相关系数平方值进行了探讨,并结合实 践分析了上海滨海平原区土层的液塑限相关系数特点. 关键调液塑限联合测定法,液限,塑限,EXCEL电子表格,相关系数,互层土 1前言 目前土的液限,塑限试验最常用的有两种方法: 一 种是用圆锥仪或碟式仪测定液限,用搓条法测定 塑限的传统方法;另一种是用液塑限联合测定仪测 定出液限,塑限.我们自2003年下半年开始探索光 电式液塑限联合测定法,并推广应用于生产实践. 二年多来,我们通过不断的生产实践,积累了一定经 验,文中就工作中的一点收获和体会与业界同行进 行探讨. 2联合测定法计算液,塑限值的另一种方法 2.1EXCEL电子表格计算液限和塑限 《土工试验方法 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》(GB/T50123—1999)规 定采用作图法,但作图法步骤较多,速度慢,工效低, 精度也较低,于是我们摸索出另一种计算液塑限的 方法,即以EXCEL电子表格为平台,采用电子表格 的 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 功能,编制了一个输入输出界面.根据理论, 含水率与圆锥下沉深度在双对数坐标下为一直线, 因此,采用电子表格数据运算和图表处理功能确定 其关系曲线,把圆锥下沉10mill与2mm分别对应的含 水率计算值作为液限和塑限.该法既方便,直观,又 省时省力,极大提高了工作效率,该EXCEL电子表 格如图1所示. 图1包含了试验土样的有关液塑限的所有信 息,只需输入工程编号,孔号,土样编号,三点的圆锥 下沉深度,湿土重及干土重,该电子表格就自动计算 出三点含水率,含水率的对数值和圆锥下沉深度的 对数值,并自动画出圆锥下沉深度与含水率的双对 数关系图,列出线性回归的方程式并给出相关系数 的平方值,通过该方程式计算出下沉深度2mm和10 舳的含水率,即可得出液塑限和塑性指数. 2.2精度控制探讨 规范作图法中用差值是否小于2%来控制试验 是否符合要求,而EXCEL电子表格计算法可通过求 相关系数平方值即R来控制精度.两年来作者积 累了上海滨海平原区大量试验数据,用EXCEL电子 表格对其进行计算,并用作图法进行验证对比,作者 发现:满足作图法差值小于2%的相关系数平方值 的大小与直线方程的斜率有关:斜率越大,满足试验 合格的临界越小;反之,则越大.由斜率 k=(1glO—lg2)/(一)=lgS/lg(w/w)(1) 可得出斜率k的大小与(W/w)呈反比. 另外,据文献[1],[2],液限,塑限都随塑性指 数的增大而增大,故作者对上海滨海平原区粘性土 的液塑性指标选取了一些典型的数据,分别以液限 W塑限为纵坐标,以塑性指数,为横坐标建立 散点图,并对其进行曲线拟合,如图2所示,其关系 式分别为: W,=1.5006Ie+13.817(2) WP=1.5006Ie+13.817(3) 把上面两式代入斜率k关系式中,由 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 k对L 收稿日期:2006—05—31 修改日期:2006—10—26 第一作者简介:殷春娟:女,工程师,1999年毕业于 中国矿业大学工程地质专业,现主 要从事岩土工程勘察及土工试验管 理等工作. ? 64? 上海地质 ShanghaiGeology 总第10l期 的一阶导数可知:斜率k与具有负相关性,即 塑性指数越大,斜率就越小;反之则越大.由图 大,表明液限在塑性指标中是最敏感的,同时其拟合 程度也表明了液限与塑性指数的线性关系也较塑限 2可知,在变化区间内,液限的变化幅度较塑限与塑性指数的线性关 系好. 联合测定法求液限,塑限,塑性指数 孔号G1土样编号8蕊瞻下讽臁度与舍杈宰敷激关鬟霉 盒号151853314.叩 圆锥下沉深度3.5O3 .06.311.O /mm3.OO , 湿土重/g24.5122.1521.812?5O/干土重/g20.1317.2516.38含水率/%21.828.433.2.o搽1.6O含水率对数值lgw1.341.451.52塞.oo圆锥下沉深度0.480.801.040.6O对数值lgh/mmO.O0斜率:3. 05截距:一3.610.Ie1.o9,2.I口&l 下沉深度/mm210IP一0.6O*/ — I.OO}界限含水率/%19.232.513.3 . 临界0.991合格…蛮柑牵 图1EXCEL电子表格图 Fig.1TheresultinEXCELworksheet 图2液限,塑限与塑性指数的统计关系 Fig.2Thestatisticalrelationshipbetweentheliquid—-plastic limitandtheplasticindex 综上所述,直线方程斜率k越大,满足试验合格 的临界R越小;斜率越大,塑性指数,越小.另外, 液限,塑限都随塑性指数的减小而减小,且液限是塑 性指标中最敏感的,因此液限与临界月之问存在一 定的关系.为探求二者之间的关系,作者对典型试验 合格品以液限为横坐标,以相关系数平方值R为纵 坐标建立散点图,如图3所示.图3表明,这一近似 直角三角形的斜边可以认为是试验合格品的临界 边,该临界边的纵坐标为临界相关系数平方值R, 从图中可看出满足试验合格的临界相关系数平方值 与液限存在线性关系,且随着液限值的增大而增 大,该线性方程为: R=0.000437w+0.976537(4) 因此,利用上式对图1EXCEL电子表格做一补 充,把三点线性回归所得直线的R与上式计算得到 的临界R进行比较,当前者大于后者,则试验合格, 否则试验不合格. 图3相关系数与液限关系图 Fig.3Therelationshipbetweenthecorrelationcoefficient andtheplasticindex 图3亦表明25%?wL?55%区间内,0.990? 2007年第1期殷春娟等:液塑限联合测定法的若干问题探讨?65? R?1.000,而数学理论上规定当试验点数n=3, 对于置信度=95%,R值不得小于0.994.当W> 40%(即粘土-2)时,临界R?0.994,满足数学理 论规定要求,试验精度较高;而当28%<w..? 40%(即粉质粘土)时,临界R2满足0.990?R <0.994,不满足数学理论规定要求,作者认为这与 土的粒径大小及均匀性有关:土的粒径越大,不均一 随机误差减小.随机误差是客观存在的,因此生产实 践中在不影响试验结果的前提下适当降低精度是可 行的.为了进一步验证这一结论,我们对多组28% <W?40%土的液塑限进行平行试验,把每组试 样R<0.994与R?0.994的合格试验数据进行 对比分析,如表1所示.结果表明:液塑限值差别很 小,对于用液限塑限来判别土类和通过计算液性指 性越强,使其离散性越大,随机误差随之增大;反之,数来判别土的流 动状态程度等的影响是甚微的. 表1合格试验数据对比表 Tab.1Thecontrastresultoftheacceptedtests 2.3用EXCEL电子表格计算法与规范作图法的结 果比较 显然当相关系数达到1.000时,用EXCEL电子 表格法计算得出的液限,塑限值与用规范作图法得 出的液限,塑限值相等.但当相关系数平方值即R 值在规定合格试验范围内且小于1.000时,两种方 法计算结果略有差别,这主要是由于该两种方法计 算原理差异所致.作者从EXCEL电子表格计算液 塑限数据中,选了些处于试验合格临界值的试验 数据,并用作图法进行了对比计算,结果如表2所 示:液限差别在?,=?0.3左右,塑限差别在? .=?0.8左右,塑性指数的差别在?=?1.1左 右(由于月值在临界状态,这也是试验合格品EX— CEL电子表格计算法与作图法计算结果的最大差 别),这些差别对试验结果的影响是较小的.因此, EXCEL电子表格计算法和作图法一样可推广使用, 具有很大的实用价值. 表2EXCEL电子表格计算法与规范作图法结果比较 Tab.2TheresultobtainedbytheEXCELworksheetandnationalstandardmet hod 3上海滨海平原地区互层土相关系数的特 占.,?’’ 我们应用液塑限联合测定法二年多来,通过不 断试验积累发现,相关系数是否符合要求及其值的 大小与地层的均一性有较大关系.层?褐黄一灰黄 色粘性土,层?灰色淤泥质粘土及层?暗绿一褐黄 色粘性土土性单一,均匀,其相关系数均容易符合要 ? 66? 上海地质 ShanghmGeology 总第101期 求,而且土性越均匀,相关系数就越大.而层?灰色 淤泥质粉质粘土夹粉性土,层?灰色粉质粘土夹粉 性土,层?灰色粘性土与砂性土互层,土层越不均 匀,夹粉性土,砂性土越多,其相关系数越不符合要 求,尤其是层?灰色粘性土与砂性土互层,其相关系 数甚小,有的只有0.900. 土层的不均匀性增加了试验的难度,因此,除了 严格按照试验规范操作,减少人为误差外,我们还不 断改进试验操作方法,提高试验的合格率.通过一 段时间的摸索发现,用一皿法代替三皿法可提高相 关系数,这也是规范要求的. 4结语 (1)EXCEL电子表格计算法和规范作图法有同 样的试验精度,EXCEL电子表格既简单又直观,生 产中使用非常方便,提高了生产效率,在实际工作中 有实用意义,具有很大的推广价值. (2)试验合格临界相关系数R值是动态变化 的,且随着液限的增大而增大,与液限基本成线性关 系,对上海滨海平原区土层,其关系式为R= 0.000437w+0.976537.当三点线性回归所得值 大于该关系式所得临R值,则试验符合规范作图法 差值小于2%的要求(即试验合格),否则应重做. (3)上海滨海平原地区互层土相关系数与地层 均一性有关. 考虑到土体的复杂性,土样试验结果影响因素 众多等特点,本文有关成果将随以后试验技术的发 展及试验数据的不断积累有望得到完善和发展. 参考文献 [1]刘成宇.土力学(第二版)[M].北京:中国铁道出版 社.2000 [2]何运书.用液限值对粘性土分类定名的探讨[J],岩 土工程,1991,13(5) [3]张怀仁,李茂柱.液塑限联合测定法中液塑限值的计算 [J],山西建筑,2001,27(5) AnalysisonSeveralIssuesinLiquid——plasticCombinedTest YINChunjuanCUIYonggaoZHENGDalong (ShanghaiCivil—DefenseInstituteofGeotechnicalInvestigation,Shangha i,200232 ShanghaiGeotechnicalInvestigations&DesignInstituteCo.LTD,Sha nghai,200002) Abstract:Inthispaper,theEXCELworksheetreplacesthenormmethodanda nalysesdatesinliquid—plasticlimit combinedtest.Thismethodisprovedtobeeasierandquicker.Atthesametime,thesquareoflimited correlationcoefficientoftheacceptedsamplesofthelittoralplainareainShanghaiisdiscussedinthepa— per.Basedonpracticeexperience,thecharacteristicofthecorrelationcoefficientofliquid—plasticlimit isanalyzed. 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