水利堤防標(biāo)準(zhǔn)中土的定名分析和自動(dòng)化處理

王 維

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，天津 300250）

由于人們?cè)陂L(zhǎng)期工程實(shí)踐中養(yǎng)成的習(xí)慣用法和勘察應(yīng)用軟件不能及時(shí)更新等原因限制，目前在水利堤防工程勘察項(xiàng)目中，尚未完全依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求對(duì)土進(jìn)行分類定名。因此，在嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求方面存在問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析SL 188—2005《堤坊工程地質(zhì)勘察規(guī)程》對(duì)普通土分類定名的各項(xiàng)規(guī)定，在總結(jié)規(guī)律的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)土的分類定名的自動(dòng)化處理，為今后全面執(zhí)行規(guī)范要求提供便利。

1 土的粒組劃分

SL 188—2005《堤坊工程地質(zhì)勘察規(guī)程》和GB/T 50145—2007《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)土的粒組化分是一致的，根據(jù)土的粒徑顆粒的大小劃分為：巨粒組、粗粒組和細(xì)粒組，其中巨粒組細(xì)分為：漂石（塊石）和卵石（碎石）；粗粒組細(xì)分為：礫粒和砂粒；細(xì)粒組細(xì)分為：粉粒和黏粒，如表1。

表1 粒組劃分

2 巨粒類土分類定名的特點(diǎn)

根據(jù)GB/T 50145—2007《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，試樣中粒徑大于60mm粒徑顆粒的質(zhì)量大于總質(zhì)量15%的土稱為巨粒土，如表2。

從表2可以看出，當(dāng)確定土類為巨粒土后，新標(biāo)準(zhǔn)改變了以往的累計(jì)含量定名，而是以相對(duì)含量定名。如：大于60mm粒徑顆粒的含量為65%，其中：大于200mm粒徑顆粒的含量占35%，60～200mm粒徑顆粒的含量占30%。如果按照舊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土的分類定名為：混合土卵石；而依據(jù)現(xiàn)行的GB/T50145—2007《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行分類定名為：混合土漂石。

表2 巨粒類土的分類

對(duì)于巨粒組含量不大于15%時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)GB/T50145—2007《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》中的4.0.2款規(guī)定：試樣中巨粒組含量不大于15%時(shí)，可扣除巨粒，按粗粒類土或細(xì)粒類土的相應(yīng)規(guī)定分類；當(dāng)巨粒對(duì)土的總體性狀有影響時(shí)，可將巨粒計(jì)入礫粒組進(jìn)行分類。就此規(guī)定而言，當(dāng)提供試驗(yàn)成果資料時(shí)，如果扣除巨粒，是提供樣品的原始顆粒分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，還是提供扣除巨粒后的顆粒分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因扣除巨粒后不僅顆粒級(jí)配發(fā)生了變化，且不均勻系數(shù)（Cu）、曲率系數(shù)（Cc）、特征粒徑等均發(fā)生了變化，故本文建議非明確要求，否則按不扣除巨粒處理。

3 粗粒類土分類定名的特點(diǎn)

根據(jù)GB/T50145—2007《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，試樣中粒徑大于0.075mm粒徑顆粒的質(zhì)量大于總質(zhì)量50%的土稱粗粒類土，其土的分類定名如表3。

表3 粗粒類土的分類

從表3可看出，當(dāng)確定為粗粒土?xí)r，土的分類定名也由累計(jì)含量改為相對(duì)含量。當(dāng)?shù)[粒組含量大于砂粒組含量時(shí)稱為礫類土；當(dāng)?shù)[粒組含量不大于砂粒組含量時(shí)稱為砂類土。如：大于0.075mm粒徑顆粒的含量為55%，其中：大于2mm粒徑顆粒的含量占30%，0.075～2mm粒徑顆粒的含量占25%。如果按照舊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土的分類定名為：細(xì)粒土質(zhì)砂；而依據(jù)現(xiàn)行的GB/T50145—2007《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行分類定名為：細(xì)粒土質(zhì)礫。

4 細(xì)粒土分類定名的特點(diǎn)

細(xì)粒土的分類定名依據(jù)SL 188—2005《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》的三角坐標(biāo)圖法，其三角坐標(biāo)圖法規(guī)定如圖1。

圖1 土的三角坐標(biāo)分類

在GB/T 50145—2007《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：粗粒組含量大于25%且不大于50%的土稱含粗粒的細(xì)粒土。因此，為了使標(biāo)準(zhǔn)GB/T50145—2007《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》和SL 188—2005《堤坊工程地質(zhì)勘察規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定能夠有機(jī)銜接，當(dāng)粗粒組含量滿足此款時(shí)，應(yīng)首先扣除粗粒含量，然后把余下的細(xì)顆粒含量之和按100%計(jì)，重新分配各細(xì)顆粒組含量。采用新的各細(xì)顆粒組含量在圖1上確定土的名稱，最后在土的分類名稱前加上“含粗粒土的”冠詞，其中：“含粗粒土的”冠詞可以根據(jù)粗粒組中的礫粒組與砂粒組的相對(duì)多少細(xì)分為兩種形式：礫粒組含量大于砂粒組含量為“含礫的”，反之為“含砂的”。

5 不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土的分類定名結(jié)果比較

由于工程技術(shù)人員的習(xí)慣用法和勘察軟件滯后更新等原因，目前在水利工程項(xiàng)目中對(duì)土的分類定名還一直沿用如下方法：粗粒土及以上的土的分類定名采用國(guó)標(biāo)GB 50021—2001（2009年版）《巖土工程勘察規(guī)范》；細(xì)粒土采用水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL 188—2005《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》或SL 265—2016《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中的三角坐標(biāo)圖法進(jìn)行分類定名。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，土的粗、細(xì)顆粒級(jí)配均依據(jù)SL 188—2005標(biāo)準(zhǔn)分類定名（其中：粗粒土引用GB/T 50145—2007標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，細(xì)粒土采用三角坐標(biāo)圖法）和分別依據(jù)上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（GB 50021—2001（2009年版）、SL 188—2005）進(jìn)行分類定名是存在差別的，有時(shí)可能差別較大。如果在實(shí)際工程中不加注意就可能對(duì)土的特性造成誤判。表4是對(duì)兩種方式進(jìn)行土的分類定名部分結(jié)果的對(duì)照比較。

表4 兩種方式進(jìn)行土的分類定名結(jié)果對(duì)照

從表4可看出：兩種方式對(duì)土的分類定名結(jié)果的主要區(qū)別在巨粒土和粗粒土，細(xì)粒土的分類定名因?yàn)榫捎萌亲鴺?biāo)法，所以差別不大，其唯一差異僅當(dāng)大于0.075mm粒徑顆粒含量大于25%時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)SL 188—2005《堤坊工程地質(zhì)勘察規(guī)程》對(duì)土的分類定名時(shí)需要在按照三角坐標(biāo)圖法確定的細(xì)粒土名稱前面冠以“含粗粒土的”或“含礫的/含砂的”的前綴，而另一種方式則沒(méi)有。

6 程序化自動(dòng)分類定名

當(dāng)采用Python語(yǔ)言編程時(shí)，其主要語(yǔ)句如下：

#根據(jù)顆粒組成進(jìn)行土的定名

def is_float（string）：

"""定義判斷輸入的數(shù)據(jù)是否合理的函數(shù)"""

if string.count（′.′）＞1：

return′數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤，請(qǐng)核實(shí)后重新輸入！′

上述程序在Win7系統(tǒng)、Python IDLE V3.8.5（32bit）中調(diào)試通過(guò)驗(yàn)證。如果讀取數(shù)據(jù)文件進(jìn)行批量化定名，對(duì)該程序稍加補(bǔ)充完善即可。

7 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行水利堤防工程項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)按照SL 188—2005《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》的規(guī)定進(jìn)行土的分類定名。土的分類定名關(guān)系到工程技術(shù)人員對(duì)土的物理和力學(xué)特性的初步判斷。準(zhǔn)確、自動(dòng)進(jìn)行土的分類定名可以充分保證成果質(zhì)量和提高工作效率。