试析成果液塑限试验数据成果比较和结论

摘要：传统液塑限试验的数据分析在EXCEL图表上生成图形较复杂，几次修正数据。采用MATLAB软件对液塑限联合测定仪测定的数据进行处理，由此确定的液塑限较传统手算法更为实用，准确。
关键词：土工；黏性土；液塑限； MATLAB
0．引 言
黏性土的状态随着含水量的变化而变化，对于土木工程来说，最有实用意义的是液限、塑限。液限和塑限是黏性土处于可塑状态的两个界限含水量［1］，是黏性土的两个重要物理状态指标,尤其是液限能较好地反映土的某些物理力学性质，进行力学计算时经常要用到，用它们可计算塑性指数（可对黏性土进行工程分类）、液性指数（可划分黏性土的稠度状态）。因此，通过试验准确的确定黏性土的液塑限具有重要的意义。本文就液塑限试验的数据处理做简单分析比较，为实际工程应用提供参考。
1．传统数据分析：
根据试验标准制备三个不同含水量w的土样，测得的相应圆锥锥入深度3～5mm的c点，锥入深度8～10mm的b点，锥入深度19.8～20.2mm的a点［2］。
1．1a、b、c三点在一条直线上时
在双对数坐标纸上，以含水量为横坐标，锥入深度为纵坐标，连接三点成一条直线，在此图上锥入深度为20mm所对应横坐标的含水量即为该土的液限。再根据液限与塑

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限入土深度关系公式［1］,在坐标图上做对应的横坐标即为该土样的塑限。
以下试验数据为例


当h=20mm时，y=

1.30，x=62，该土样的液限为47%，再根据公式求解出该土样的塑限。

1．2a、b、c三点不在一条直线上时
在双对数坐标纸上，以含水量为横坐标，锥入深度为纵坐标［3］，通过大量试验发现圆锥下沉深度最大a点误差最小，一般通过a 点分别连接ab、ac线，以试验中a点的含水量作为该土的液限代入液限与塑限入土深度关系公式,求出。过点作水平轴的平行线交ab、ac线于两点，若两点之间的含水量差值大于2％，误差太大，试验无效，该试验需重做；若两点之间的含水量差值在2％以内，试验有效。在EXCEL中进行拟合后成一条直线,取锥入深度为20mm所对应横坐标的含水量即为该土的液限。再根据液限与塑限入土深度关系公式,求出对应的横坐标即为该土样的塑限，该试验完成。
以下试验数据为例


画双对数坐标图
根据公式求出＝3.07mm，lg3.07=0.49,代入两直线，求其含水量的差值为

1.1％，符合要求，再用EXCEL对三点进行拟合，呈下图线：

当h=20mm时，y=

1.30，x=58，该土样的液限为3

7.2%，再根据公式求出该土样的塑限。

2．运用MATLAB软件分析 MATLAB为矩阵试验室（MatrixLaboratory）之意［4］，是一种常用的数学软件，是数值计算的先锋。它以矩阵作为基本数据单位，在应用线性代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真方面已经成为首选工具［5］。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。
数据文件取上述1.2


上机运行后生成的图线如下：

当h=20mm时，y=

1.30，x=58，该土样的液限为3

7.2%，再根据公式求出该土样的塑限。

3．结束语 采用MATLAB分析法计算液塑限联合试验测定的数据，由此确定出的液限、塑限值，比《土工试验规程》相似度检测绍的作图法要方便、实用、准确。将计算过程编制成命令执行速度快，精度高，结构清晰，运行环境简单，上机处理大大提高效率。

［参考文献］
［1］张求书．土质学与土力学（第一版）．(22~23,182~183)，北京．人民交通出版社，2012年．
［2］赵明阶．土质学与土力学（第一版）,(27)，北京．人民交通出版社，2011年．
［3］中华人民共和国行业标准．公路土工试验规程（JTG E40—2007），北京．人民交通出版社，2007年．
［4］何仁斌．MATLAB 6 工程计算及应用．重庆大学出版社，2001年．
［5］张文军．高频电子技术实验改革初探，河北工程技术高等专科学校学报，2010，(1)