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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excel粒径频率分布曲线
Excel粒径频率分布曲线是一种用于展示颗粒物尺寸分布的统计图表。
它显示了粒径在不同范围内的颗粒物数量与其对应频率的关系。
创建Excel粒径频率分布曲线步骤如下:
1.准备数据表格,包含以下两列:粒径值和对应的颗粒物数量。
2.将数据表格按照粒径值从小到大排序。
3.计算每个粒径值对应的频率。
即,在表格中添加一列,计算每个粒
径值的数量占总数量的比例。
4.打开Excel并新建一个工作簿。
5.在工作簿中选择一个空白的单元格,并输入“粒径值”和“频率”
这两个文字标签。
6.将粒径值和对应频率的数据逐一输入到对应单元格中。
7.选中数据区域,包括“粒径值”和“频率”这两列,然后点击“插入”选项卡,并选择“散点图”(Scatter)。
选择“只有标记”(Markers Only)的样式。
8.将散点图中的水平轴替换成“粒径值”,并将垂直轴替换成“频率”。
9.在“设计”选项卡中,可以更改散点图的标题、轴标题和图例等元素。
10.最终,Excel粒径频率分布曲线就可以制成了。
您可以根据需要
对图表进行调整和美化,以使其更具有吸引力和可读性。
级配曲线的快速绘制在土石坝施工、爆破粒径控制等工作中,往往需要绘制块径的级配曲线,从而确定不均匀系数CU 、曲率系数CC,判断出该料是否平顺、光滑,是否在设计提出的上下包络线内,而对于反滤料,由于反滤层设在产生渗流的两种粗细明显不同的材料之间,以防止产生渗透变形对于反滤料,其最重要的选择指标即为颗粒级配,因此,级配曲线绘制在土工试验中是必须进行的工作,但由于级配曲线水平座标为对数座标,存在着对数座标互换、百分含量累加、描点、连线等一系列繁杂的工作,工作极为枯燥乏味,一般说来,传统绘制级配曲线的方法主要有如下几种:1、采用对数坐标纸,进行手工绘制。
这种方法,在计算机普及前为主要的绘制方式,一般购买印刷好的对数座标纸(或复印设计提供包络图的图表),人工在横坐标上标出颗粒径料、纵坐标上标出小于某粒径累计百分比,然后按计算出的数据在坐标纸上逐点标出点位,采用曲线板进行拟合,绘出级配曲线,再查出诸如D60、D30、D10等特征值,进行系数计算。
手工绘制级配曲线,效率较低,既不美观,绘出的图表大小固定,不易插在文档中(往往采用在文档中预留地方,粘上曲线图表后再复印),同时换算也容易出错,费工费力,笔者在2003年前,受办公条件限制,均采用这种手工绘制的方法进行级配曲线的绘制。
2、采用AutoCAD这类辅助设计绘图软件绘制级配曲线针对手绘方法存在着不美观、不易与文档结合的情况,在级配绘制上,往往采用辅助设计绘图软件进行绘制,如AutoCAD、电子图版等,在绘制方法,首先采用计算器或Excel等工具将各包括图表、粒径等在内的数据换算成对数坐标,然后采用直线、偏移等命令绘出对数座标图,通过手绘曲线命令绘出级配曲线。
这种方法,克服了手绘级配曲线不易与文档结合的不足(可采用复制、粘贴或专用转换软件),具有精度高、任意放大和缩小的特点,但存在着需到对数坐标互换、百分含量累加、描点以及连线一系列繁杂的步骤,效率也较低,笔者在2004年,由于需向设计单位报送坝料级配曲线电子版,主要就采用AutoCAD这种方式进行绘制级配曲线。
如何绘制级配颗粒曲线
1.先将土样的颗粒分析填入Excel表格中,如下图所示。
2.然后再点击插入---图表,就会弹出下面的窗口
点击XY散点图,选择图中选住的那一项
3.选择之后然后点击“下一步”,就会出现下面的窗口
4.然后点击数据区域的右边的拾取按钮,然后拾取你所需要的数据,如图中
虚线框就是选择的区域,如果是两个土样,就要点击“系列”,在系列里面添加,如图所示
5.选取完之后点击“下一步”,将会出现下图所示的窗口,然后就填写“标题”,
“x轴表示的名称”,“y轴表示的名称”,然后再点击网格线,把主要网格线和次要网格线全部勾选,如图
6.然后点击“下一步”再点击“完成”
7.然后用鼠标在X轴附近点击右键,点击坐标格式,然后点击刻度,框选对
数刻度,数值次序反转框和数值轴交于最大值,如图所示
8.同样的方法点击Y轴坐标格式,进行修改,纵轴不需要框选对数对数刻度
那一栏。
excel做概率分布累积曲线步骤绝对详细的用excel做概率分布累积曲线的好东西,是我一步一步的摸索出来的,热的哦,有问题也可以发消息我解答的。
1. 建立模板建立模板. A. 新建EXCEL 文件, 在A1 : A17 单元格内输入数字“0”, 在B1 : B17 单元格内分别输入数字99. 99 , 99.9 ,99 ,95 ,90 ,80 ,70 ,60 ,50 ,40 ,30 ,20 ,10 ,5 ,1 ,0. 1 ,0. 01 。
前者作为横坐标, 代表将来纵轴与横轴的交叉位置, 其数值以后要根据实际情况调整。
后者代表纵轴以百分数表示的概率刻度值。
B. 选择C1 单元后击粘贴函数(见图1 中箭头所指位置) , 待出现粘贴函数菜单后选取统计类的NORMSINV 函数。
C. 出现新的对话框后, 在probability 后输入“B1/ 100”, 然后确定. D.这时C1 单元格内就有了一个函数值, 拖动C1单元格的填充柄(C1 单元格右下角的小黑块) 向下填充, 则C2 : C17 单元格内都自动生成了函数值。
E. 设置C1 : C17 单元格格式, 将其数值的小数位数定为“2”。
2.做草图 2.做草图选中A1 : A17 和C1 : C17 单元格后, 选择图表向导, 按照提示进行: A.在4 步骤之1 中, 选择X、Y 散点图类型中的第一子类型, 后单击下一步; B.在4 步骤之2 中, 确认系列产生在列(点中“列”前面的小圈) , 后单击下一步; C.在4 步骤之3 中, 可暂不做选择, 直接单击下一步; D.在4 步骤之4 , 根据喜好选图表位置, 本文中选“新工作表”, 单击“完成”后草图就算做成了. 3. 修图 A.首先先去掉图例框、绘图区背景色以及网格线,便于下面的修改; B. 选择数值( Y) 轴, 按鼠标右键弹出菜单后选“坐标轴格式”, 在“坐标轴格式” 菜单中做如下设置: ①在“图案” 项中将主、次刻度线类型及刻度线标志均选“无” ; ②在“刻度”项中,最小值选“-3. 72 ”, 最大值选“3. 72 ”,数值( X) 轴交叉于( C) : 选“-3. 72 ” ; C. 选择数据系列, 按鼠标右键弹出菜单后选“数据系列格式”, 在该菜单作如下设置: ①将图案中的“数据标记样式”选为短横线作为纵轴刻度线; ②在“数据标志”项中选“显示值”, 然后确定。
Office制作颗粒级配曲线很方便:制作方法如下
1、随意选取一组数据如下:
粒径1006040201050.20.10.01
筛余%100897662524327197
2在excel2010中选中插入—散点图—带平滑线和数据标记点的散点图(第二个)
2、得到图形:
3、进行调整:
1调整纵坐标,鼠标双击纵坐标数字(或鼠标左键选中纵坐标数字右键—设置坐标轴格式)
修改“坐标轴选项”如下:
修改“线条颜色”改为:实线,颜色选择黑色;修改“线型”为0.25磅。
2调整横坐标,双击横坐标数字
修改坐标轴选项如下:
修改“线条颜色”改为:实线,颜色选择黑色;修改“线型”为0.25磅。
3修改曲线双击选中蓝色曲线依次修改如下:修改“数据标记选项”
修改数据标记填充:
修改“线条线条颜色”为实线黑色;修改“线型”宽度为1.25磅;
修改“标记颜色”为实线黑色;修改“标记线样式”为1磅。
得下图:
4修改图框,鼠标双击图框内部,菜单栏出现如下,在图表布局中选第三个;得到下图:
删除直线,鼠标选中改直线按delete键删除
修改线条,鼠标双击图框内中线条,“线型”全改为实线黑色
5修改坐标轴标题得下图:
完成!。
Office制作颗粒级配曲线很方便:制作方法如下
2、得到图形:
3、进行调整:
①调整纵坐标,鼠标双击纵坐标数字(或鼠标左键选中纵坐标数字右键—设置坐标轴格式)
修改“坐标轴选项”如下:
修改“线条颜色”改为:实线,颜色选择黑色;修改“线型”为0.25磅。
②调整横坐标,双击横坐标数字
修改坐标轴选项如下:
修改“线条颜色”改为:实线,颜色选择黑色;修改“线型”为0.25磅。
③修改曲线双击选中蓝色曲线依次修改如下:修改“数据标记选项”
修改数据标记填充:
修改“线条线条颜色”为实线黑色;修改“线型”宽度为1.25磅;
修改“标记颜色”为实线黑色;修改“标记线样式”为1磅。
得下图:
④修改图框,鼠标双击图框内部,菜单栏出现如下,在图表布局中选第三个;
得到下图:
删除直线,鼠标选中改直线按delete键删除
修改线条,鼠标双击图框内中线条,“线型”全改为实线黑色
⑤修改坐标轴标题得下图:
完成!。
一、用Excel绘制级配曲线图步骤建立图表:在图表向导中选择XY散点图,点击下一步,点击数据区域中红色箭头选择任意数据区域;点击下一步,选择标题,输入图表标题(筛分级配曲线图)、数值X轴(筛孔尺寸mm)、数值Y轴(通过率%);选择网格线,选择数值X轴,选择主要网格线,点击下一步,点击完成。
1、修改坐标轴:双击X轴数字,设置筛孔尺寸。
选择刻度,将最小值设为0、最大值设为级配类型最大粒径对应的泰勒曲线值(如AC-25,最大粒径为31.5mm,对应的泰勒曲线值为y=100.45lgdi=4.723);选择字体,设置需要的字体大小,点击确定。
双击Y轴数字,将最小值设为0、最大值设为100、主要刻度单位设为10、次要刻度单位设为0,选择字体,设置需要的字体大小,点击确定。
2、设置筛孔尺寸系列:在图表区点击鼠标右键,选择数据源,选择系列,选择添加,选择X值输入筛孔尺寸对应的泰勒曲线值[如筛孔26.5mm(将孔径作为系列名称输入更方便)为4.370,4.370[),选择Y值输入0,100。
再选择添加输入其它筛孔尺寸。
选择确定。
双击系列,设置系列格式。
选择图案,设置系列线格式,选择数据标志,点击确定。
双击数据标志,将数字修改为对应的筛孔尺寸。
3、输入级配范围和级配中值线:在图表区点击鼠标右键,选择数据源,选择系列,选择添加,选择X值输入筛孔尺寸对应的泰勒曲线值(4.723,4.370,3.762……), 选择Y值输入级配上下限和中值。
点击确定。
4、输入设计级配线:在图表区点击鼠标右键,选择数据源,选择系列,选择添加,选择X值输入筛孔尺寸对应的泰勒曲线值(4.723,4.370,3.762……),选择Y值点击红色箭头选择任意设计级配区域。
颗粒级配曲线颗粒级配曲线是根据颗分试验成果绘制的曲线,采用对数坐标表示,横坐标为粒径,纵坐标为小于(或大于)某粒径的土重(累计百分)含量。
它反映了土中各个粒组的相对含量,是直观反映泥沙样品颗粒级配组成的几何图形,也是计算有关特征值和资料整编的重要依据,根据颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。
1.1 土的生成土是岩石经风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程,在复杂的自然环境中所生成的各类松散沉积物。
在漫长的地质历史中,地壳岩石在相互交替的地质作用下风化、破碎为散碎体,在风、水和重力等作用下,被搬运到一个新的位置沉积下来形成“沉积土”。
风化作用与气温变化、雨雪、山洪、风、空气、生物活动等(也称为外力地质作用)密切相关,一般分为物理风化、化学风化和生物风化三种。
由于气温变化,岩石胀缩开裂、崩解为碎块的属于物理风化,这种风化作用只改变颗粒的大小与形状,不改变原来的矿物成分,形成的土颗粒较大,称为原生矿物;由于水溶液、大气等因素影响,使岩石的矿物成分不断溶解水化、氧化、碳酸盐化引起岩石破碎的属于化学风化,这种风化作用使岩石原来的矿物成分发生改变,土的颗粒变的很细,称为次生矿物;由于动、植物和人类的活动使岩石破碎的属于生物风化,这种风化作用具有物理风化和化学风化的双重作用。
土是自然、历史的产物。
土的自然性是指土是由固相(土粒)、液相(粒间孔隙中的水)和气相(粒间孔隙中的气态物质)组成的三相体系。
相对于弹性体、塑性体、流体等连续体,土体具有复杂的物理力学性质,易受温度、湿度、地下水等天然环境条件变动的影响。
土的历史性是指天然土层的物理特征与土的生成过程有关,土的生成所经历的地质历史过程以及成因对天然土层性状有重要的影响。
在地质学中,把地质年代划分为五大代(太古代、元古代、古生代、中生代和新生代),每代又分若干纪,每纪又分若干世。
上述“沉积土”基本是在离我们最近的新生代第四纪(Q)形成的,因此我们也把土称为“第四纪沉积物”。
excel粒径频率分布曲线
Excel粒径频率分布曲线是一种用于分析颗粒大小分布的统计方法,利用Excel软件中的数据分析工具可以很方便地绘制出粒径频率分布曲线。
该曲线可以反映出粒径分布的集中程度和分散程度,有助于了解样品的物理和化学特性以及对环境污染物进行监测和分析。
要绘制Excel粒径频率分布曲线,首先需要收集样品的粒径数据,然后将数据按照粒径从小到大排序,并将其分成若干个等距的粒径组。
接着,通过计算每个粒径组中出现的频数或频率,即可得到粒径频率分布表。
最后,将粒径组和对应的频率数据输入Excel软件中的图表工具,选择合适的图表类型(如直方图或曲线图),即可生成粒径频
率分布曲线。
Excel粒径频率分布曲线可用于多种领域,如材料科学、土壤科学、环境科学等,具有较高的实用价值和广泛的应用前景。
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巧用excel绘制颗粒级配曲线与自动计算粒组特征参数
摘要: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。
计算公式可依照参考文献[1]、[2]的基本原理编制,也可以套用参考文献[6]示例的Excel公式,本文不再累叙。
建议密度计法所需要的分散剂校正值、温度校正值及液体动力粘滞系数单独建立数据库,计算时用vlookup函数索引。
将筛析法和密度计法的计算结果,即“粒级”及“小于该粒径的总土质量百分数”,通过“插入”-“图表”-“散点图” 绘制曲线,数据X对应“粒径”,数据Y对应“小于该粒径的总土质量百分数”。
在“设置坐标格式”中,将X坐标选择为“对数刻度(基底为10)”和“逆序刻度”。
3.2粒组特征参数及辅助数据自动计算
用Excel来实现插值法,笔者的基本思路是:对已知对应的两组数列{X}和{Y},通过[X]查[Y],则先利用index、match函数查找[X]前、后数据[X1]、[X2],以及彼此对应的[Y1]、[Y2],然后用trend函数插值得[Y]。
例如要自动计算控制性参数d60(即[X]=60%,[Y]表示累计含量为60%时对应的粒径值),颗粒“粒径”在表格A1:N1区间,其对应“小于该粒径的总土质量百分数”在表格A2:N2区间,则首先可在[X1]对应的表格A3中输入“=INDEX(A2:M2,MATCH(60,A2:M2,1))”,在[X2]对应的表格A4中输入“=INDEX(A2:M2,MATCH(60,A2:M2,1)+1)”;在[Y1]对应的表格A5中输入“=INDEX(A1:M1,MATCH(60,A2:M2,1))”,在[Y2]对应的表格A6中输入”=INDEX(A1:M1,MATCH(60,A2:M2,1)+1)”,最后在[Y]对应的表格A7中输入“=TREND(A5:A6,A3:A4,60)”即可得最终插值结果。
要计算辅助性参数中粒径0.05mm所对应的含量百分比,则可在[X1]对应的表格B3中输入“=INDEX(A1:M1,MATCH(0.05,A1:M1,1))”,在[X2]对应的表格B4中输入“=INDEX(A1:M1,MATCH(0.05,A1:M1,1)+1)”;在[Y1]对应的表格B5中输入“=INDEX(A2:M2,MATCH(0.05,A1:M1,1))”,在[Y2]对应的表格B6中输入“=INDEX(A2:M2,MATCH(0.05,A1:M1,1)+1)”,最后在[Y]对应的表格B7中输入“=TREND(B5:B6,B3:B4,0.05)”即可得最终插值结果。
控制性参数为最终提交数据,辅助性数据将被引用到3.1节提到的粒径含量计算中。
4.结语
Excel拥有强大的函数计算和绘图功能,利用其建立的表格系统是完全可以将数据处理模板化,试验人员仅需要通过简单培训,准确填入原始数据,即可获得准确的处理结果,既节省计算时间,又减少人为误差,所以在未来的工作中,可积极推广Excel函数在试验数据处理中的运用。
需注意的是,使用函数自动处理试验数据时,须仔细检验公式的有效性,不可盲目套用,毕竟函数存在适用条件,而试验状况灵活多变,公式编辑不可能一劳永逸。
参考文献
[1]SL237-1999.《土工试验规范》.[S].
[2]GB50123-1999.《土工试验方法标准》.[S].
[3]潘福营.《利用excel自动绘制颗粒级配曲线的方法》.[J].四川水力发电. 2010.V29.NO3.48-49.
[4]罗小芳.《巧用excel软件处理颗粒分析数据并绘制曲线图》.[J].西部探矿工程. 2006.NO126. 319-320
[5]赵从耕.《绘制颗分曲线图和自动计算粒组特征参数》.[J]工程地质计算机应用.2006.NO42.32-33
[6]张龙,郭林涛,洪镝编著.《水利水电工程试验数据计算分析方法》.[M] .中国水利水电出版社发行.2009年9月第1版.159-162.
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。