基于Excel VBA的土工试验数据处理

      【摘  要】土工试验数据处理过程枯燥而繁复，为减轻人工强度、提高工作效率，采用计算机自动化处理是必要的。Excel作为常用的办公软件，内置了VBA编程和丰富的数据分析工具，具有强大的数据处理能力。本文介绍在Excel VBA环境下编程实现土工试验数据的自动处理，人工录入原始数据后即可简便及时地生成格式化的试验记录、成果图表及报告，经实际应用效果良好。

      【关键词】 土工试验数据处理 Excel VBA

 

1、程序界面与结构流程

        程序由主界面、仪器参数设置模版、数据录入模版、记录表格模版、试验报告模版以及试验数据处理模块等组成。数据处理流程：预先将试验原始记录输入到录入模版并保存，设置好仪器参数，然后进入主界面，打开数据文件，点击所需试验，即可按要求进行数据处理，生成所需图表和报告。

 

 

图1 程序主界面和数据录入模版

 

图2 数据处理结构流程

2、模版文件编制

        结合试验规范[2] [3]、实验室管理及编程的需要，编制设计了一组模版文件，包含了仪器特征参数，试验记录表、试验报告和图表的格式以及内容等。

仪器特征参数模版包含铝盒质量、环刀质量和容积、比重瓶校准、固结仪校验、直剪仪测力环校验、比重计等多个特征参数表单，供程序运行时查询使用；

数据录入模版集合了开土、含水率、密度、比重、液塑限、颗粒分析、固结、直剪、击实、渗透等多个试验记录表单，作为原始数据文件。各表单内容如下：

⑴开土记录：除工程名称、委托编号外，各试样包括试验编号、土样编号、取土深度、野外定名、土样状态、颜色、湿度/状态、包含物及其他；

⑵含水率试验：试验编号、盒号、盒+湿土质量、盒+干土质量、湿土质量、干土质量；

⑶密度试验：试验编号、环刀号、环刀+湿土质量、湿土质量；

⑷比重试验：试验编号、比重瓶号、瓶土质量、瓶液土质量、试验温度、试液比重；

⑸液塑限试验：试验编号、下沉深度、盒号、盒湿土质量、盒干土质量、湿土质量、干土质量；

⑹颗粒分析试验：试验编号、总土质量、各粒组的土质量（>20、5-20、2-5、...、<0.075mm）；

⑺含砾量试验：试验编号、总土质量、>2土质量、0.5-2土质量；

⑻压缩试验：试验编号、仪器编号、各级压力下的累计变形量（50、100、200、300、400kPa）；

⑼直剪试验：各级压力及相应的量环读数；

试验图表模版设定了开土、含水率、密度、比重、液塑限、颗粒分析、固结、直剪、击实、渗透等试验记录和图表报告的格式，是数据处理的输出样板文件。

3、程序模块的编制

         程序模块位于报告生成模版内，双击该模版文件，自动调用VBA的AutoOpen宏代码，显示主界面，具体功能通过点击主界面上的命令按钮调用相应的子程序来实现，使用直观方便。

各功能子程序首先将试验原始数据和仪器参数读入变量，创建模版副本文件，将有关数据填写到图表中，然后根据规范公式进行计算和处理，形成中间或结果变量，再按需要填写到成果报告指定单元格或图表数据源中。以液塑限试验为例，具体流程如下：

 



        其他试验的子程序流程基本类似于液塑限试验，主要区别在于仪器查询内容和方法、计算处理对象和方法、结果图表选择和设置各不相同。

考虑到适用性，程序中还灵活应用了Excel的查表技术、数理统计分析工具等。可按仪器编号自动查找参数参与计算分析，可按需要进行统计、回归、插值、拟合等数理分析，可判别试验误差是否超出允差，可根据试样物理力学性质自行分类定名。上述过程人工干预少自动化程度高，结果合理成图美观，可直接提交使用或仅需少量修改，既方便又快捷。图4为该软件生成的压缩和剪切试验的图表：

 

 

图4 压缩试验、直剪试验图表

编程中可以启用Excel的录制新宏工具，录制Excel中的每一步手工操作，自动翻译成VBA代码，从而大大提高了编程效率。

参考文献

1．王成春 萧雅云Excel2002 VBA程序设计务实，中国铁道出版社，2003年7月；

2．国家标准 《土工试验方法标准》 (GB50123-1999)；

3．行业标准《水利水电土工试验规程》(SL237-1999)；

4．林宗元 岩土工程试验监测手册，辽宁科学技术出版社，1994年12月

 

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