EXCEL在处理试验数据中的应用论文

　　[摘要]根据在实际工作中常用EXCEL来处理试验数据的经验，举例介绍用EXCEL进行计算、绘图的一些常用方法。
　　[关键词]EXCEL，处理论文，试验数据理论文
　　
　　随着高等级公路建设的突飞猛进，对工程质量的要求也越来越高。在工程施工中，及时、准确的整理试验资料，提供试验结果，对指导施工、控制工程质量是必不可少的。由于试验工作内容繁多，如将一些较为复杂、需多次重复计算、或需绘制图表的试验项目，应用电子表格（EXCEL）进行编程，自动计算绘图，可大大提高工作效率，减少手算的误差，现就一些常用的试验项目的资料整理，介绍EXCEL在处理试验数据中的应用。
　　一、 在处理土工试验数据中的应用。
　　高速公路施工中土工试验，大量重复进行的是击实、液塑限、筛分、CBR值等试验项目。其中资料整理较为复杂的是液塑限、CBR值试验。
　　1、 液塑限试验的数据整理。
　　第一步：在EXCEL中建立一张空白“液塑限试验记录表”。
　　第二步：将试验原始数据的键入，并编辑公式，计算出入土深度平均值及含水量。如表1。
　　例表1、试验原始数据
　　试验次数 1(c) 2(b) 3(a)
　　入土深度平均值mm 4.95 12.75 19.95
　　含水量(%) 19.14 24.56 28.58
　　第三步：计算出液限、塑限及相关制图数据。
　　据《公路土工试验规程》要求，在二级双对数坐标中，以含水量w为横坐标，锥入深度h为纵坐标，点绘a、b、c三点含水量的h-w图。分别以点ab、ac连成直线，用液限wL在wL—hP关系曲线上查出hP，以此hP值在ab、ac线上求出相应的两个含水量wPab、wPac，如两个含水量的差值不大于2%，二者的平均值即为塑限wP。
　　例表2、试验数据计算
　　直线方程的计算
　　 系数A= 系数B=
　　AC方程 3.48 -8.66
　　AB方程 2.95 -6.91
　　AC方程的计算结果
　　WL1 HP1 WP1
　　28.60 3.88 17.84
　　AB方程的计算结果
　　WL2 HP2 WP2
　　28.60 3.87 16.41
　　两次直线方程计算的误差
　　WL 0.00 %
　　WP 1.43 %
　　计算结果
　　WL WP IP
　　28.6 17.1 11.5
　　建立ab、ac直线方程：
　　ac直线方程：LN（h）=Aac*LN（w）+Bac
　　ab直线方程：LN（h）=Aab*LN（w）+Bab
　　其中h为针入深度，w为相应的含水量。
　　系数A=（LN（h1）-B）/LN（w1）
　　系数B=（LN（h2）*LN（w1）-LN（w2）*LN（h1））/（LN（w1）-LN（w2））
　　注：加下划线的字符串为EXCEL函数，下同。
　　可分别用ab、ac直线方程计算出各自的wL、hP、wP值。若两个wP的误差符合要求，取平均值为塑限wP。
　　wL=EXP((LN(20)-B)/A（液限）
　　hP=wL/(0.524wL-7.606)(细粒土)
　　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）
　　计算结果如表2所示。
　　例表3、添加直线制图数据
　　 深度 含水量
　　AC方程 50.00 37.23
　　AC方程 2.00 14.75
　　AB方程 50.00 39.01
　　AB方程 2.00 13.12
　　HP直线 3.87 1.00
　　HP直线 3.87 70.00
　　要绘制漂亮的图形还需设置一些作图数据：如将ab、ac线延长到入土深度为2mm，50mm处，分别以h=2，h=50代入公式w=EXP（（LN（h）-B）/A），求出相应的含水量。并以hP值为纵坐标在图中添加一水平线。如表3所示。
　　第四步：绘双对数坐标图。从工具栏中选取插入“图表”，随着图表向导，依次选取图表类型（XY散点图）、图表源数据（表1．表3中的数据）、图表选项、图表位置（插入到前面建立的空白表中）等，即可看到图形，设置纵横坐标轴刻度为对数，调整图表的相关选项，使图表美观，如图1所示。再将计算出的液塑限值引入空表中，则完成了数据的整理及绘图工作。
　　2．CBR试验数据整理
　　空表制作、原始数据的录入及简单的计算公式输入与上述方法大同小异，其难度是如何从曲线上由计算机自动的给出贯入量h为2.5mm，5mm时的单位压力值p，下面以击98次的贯入试验为例。
　　在EXCEL中运用“XY散点图”绘制出“应力与贯入量关系图”。在手工作图时，我们常用曲线板依照各个点描出大致吻合的顺滑曲线，从图上查出对应于贯入量为2.5mm，5mm时单位压力值p。在EXCEL用“XY散点图”中的“添加趋势线”功能，可以绘出曲线，并提供出趋势线方程：p＝Ah2＋Bh＋C（如图2所示）。
　　进行原点修正。常常曲线并非交于坐标原点，根据试验规程要求，需将坐标平移，使曲线与坐标原点相交。设p＝0，则求出h1＝（－B－SQR（B＊B－4AC））／2A，h2＝（－B＋SQR（B＊B－4AC））／2A，以h1．h2中绝对值小者为坐标轴平移的距离h。如表4。
　　
　　
　　例表4、数据修正
　　1#试验修正 修正后值
　　系数A= -25.998 h值 p值 贯入量h 压力p
　　系数B= 452.750 0.21 0 2.71 942
　　系数C= -95.318 17.20 0 5.21 1558
　　
　　修正后需代入方程的h值为:
　　原来修正后
　　h1=2.5mmh1=2.5+h=2.71mm
　　h2=5.0mmh2=5.0+h=5.21mm
　　求出修正后h1,h2对应的p值:p=A(h+h)2+B(h+h)+C。
　　以此类推，可以分别求出三次贯入时的单位压力p值，计算三次试验结果的变异系数Cv，Cv＝STDEV（p1，p2，p3）／（p1+p2+p3）/3。依据规程要求，定出此击次的p值，相应求出CBR值。击数为30次，50次的数据计算处理方法相同。
　　CBR值的最终确定。将上述三种不同击实次数的计算结果（干密度．CBR值）引入一张表中。以CBR值为横坐标．干密度为纵坐标绘出图形中的三点（a、b、c）一般不在同一直线上，为精确起见，可分别求出ab，bc两线中点的坐标值（CBRab中、ab中）．（CBRbc中、bc中），以此两点连线作为我们所求的直线，求出此直线方程＝A＊CBR＋B系数A．B，代入不同的密实度值，即可得出相应的CBR值。
　　二．砂石等集料试验。
　　此类试验（筛分．含泥量等）的计算、作图相对较为简单，能掌握土工试验的资料整理方法，用EXCEL来计算已不成问题。
　　三．在数据统计与评定计算中的应用。
　　进行混凝抗压强度等项目的评定计算中，常常需要计算出若干个数据的均方差等，我们可以运用EXCEL中的统计功能进行运算，将大大的提高计算速度及准确性。首先设定一个原始数据录入区域，如（A3：H20），则：
　　平均值Rn＝AVERAGE（A3：H20）
　　样本数n＝COUNTA（A3：H20）
　　均方差Sn＝STDEV（A3：H20）
　　最小值Rmin＝MIN（A3：H20）
　　则可根据Rn－K1*Sn*Rn与0.9R或1.15R的大小，Rmin与K2*R或0.95R的大小来进行评定，R为设计强度值,系数K1．K2为规程规定值，根据n的多少来确定。
　　同样，在整理计算路基弯沉值时，因要依次去除超出平均值L加减二倍均方差的数据来进行计算，建立如上述的表格，依次根据计算结果删去超出规定的值，计算机自动重计算，直到所有数据均符合要求为止，这样就大大节约时间。
　　结语：以EXCEL强大的计算及绘图功能，足以完成常规性的试验数据的统计计算及作图，通过分类制表，建立一个试验数据处理／报表系统，可加快数据处理、分析、提高精度、保证计算结果的正确性。
　　
　　参考文献：1．公路土工试验规程JTJE40－2007人民交通出版社
　　2．EXCEL7.0应用电子出版社