水利堤防标准中土的定名分析和自动化处理

王 维

（河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司，天津 300250）

由于人们在长期工程实践中养成的习惯用法和勘察应用软件不能及时更新等原因限制，目前在水利堤防工程勘察项目中，尚未完全依据标准规定的要求对土进行分类定名。因此，在严格执行标准要求方面存在问题。本文结合实际试验数据，分析SL 188—2005《堤坊工程地质勘察规程》对普通土分类定名的各项规定，在总结规律的基础上实现对土的分类定名的自动化处理，为今后全面执行规范要求提供便利。

1 土的粒组划分

SL 188—2005《堤坊工程地质勘察规程》和GB/T 50145—2007《土的工程分类标准》两个标准中对土的粒组化分是一致的，根据土的粒径颗粒的大小划分为：巨粒组、粗粒组和细粒组，其中巨粒组细分为：漂石（块石）和卵石（碎石）；粗粒组细分为：砾粒和砂粒；细粒组细分为：粉粒和黏粒，如表1。

表1 粒组划分

2 巨粒类土分类定名的特点

根据GB/T 50145—2007《土的工程分类标准》规定，试样中粒径大于60mm粒径颗粒的质量大于总质量15%的土称为巨粒土，如表2。

从表2可以看出，当确定土类为巨粒土后，新标准改变了以往的累计含量定名，而是以相对含量定名。如：大于60mm粒径颗粒的含量为65%，其中：大于200mm粒径颗粒的含量占35%，60～200mm粒径颗粒的含量占30%。如果按照旧标准进行土的分类定名为：混合土卵石；而依据现行的GB/T50145—2007《土的工程分类标准》进行分类定名为：混合土漂石。

表2 巨粒类土的分类

对于巨粒组含量不大于15%时，标准GB/T50145—2007《土的工程分类标准》中的4.0.2款规定：试样中巨粒组含量不大于15%时，可扣除巨粒，按粗粒类土或细粒类土的相应规定分类；当巨粒对土的总体性状有影响时，可将巨粒计入砾粒组进行分类。就此规定而言，当提供试验成果资料时，如果扣除巨粒，是提供样品的原始颗粒分析试验数据，还是提供扣除巨粒后的颗粒分析试验数据。因扣除巨粒后不仅颗粒级配发生了变化，且不均匀系数（Cu）、曲率系数（Cc）、特征粒径等均发生了变化，故本文建议非明确要求，否则按不扣除巨粒处理。

3 粗粒类土分类定名的特点

根据GB/T50145—2007《土的工程分类标准》规定，试样中粒径大于0.075mm粒径颗粒的质量大于总质量50%的土称粗粒类土，其土的分类定名如表3。

表3 粗粒类土的分类

从表3可看出，当确定为粗粒土时，土的分类定名也由累计含量改为相对含量。当砾粒组含量大于砂粒组含量时称为砾类土；当砾粒组含量不大于砂粒组含量时称为砂类土。如：大于0.075mm粒径颗粒的含量为55%，其中：大于2mm粒径颗粒的含量占30%，0.075～2mm粒径颗粒的含量占25%。如果按照旧标准进行土的分类定名为：细粒土质砂；而依据现行的GB/T50145—2007《土的工程分类标准》进行分类定名为：细粒土质砾。

4 细粒土分类定名的特点

细粒土的分类定名依据SL 188—2005《堤防工程地质勘察规程》的三角坐标图法，其三角坐标图法规定如图1。

图1 土的三角坐标分类

在GB/T 50145—2007《土的工程分类标准》规定：粗粒组含量大于25%且不大于50%的土称含粗粒的细粒土。因此，为了使标准GB/T50145—2007《土的工程分类标准》和SL 188—2005《堤坊工程地质勘察规程》的有关规定能够有机衔接，当粗粒组含量满足此款时，应首先扣除粗粒含量，然后把余下的细颗粒含量之和按100%计，重新分配各细颗粒组含量。采用新的各细颗粒组含量在图1上确定土的名称，最后在土的分类名称前加上“含粗粒土的”冠词，其中：“含粗粒土的”冠词可以根据粗粒组中的砾粒组与砂粒组的相对多少细分为两种形式：砾粒组含量大于砂粒组含量为“含砾的”，反之为“含砂的”。

5 不同标准进行土的分类定名结果比较

由于工程技术人员的习惯用法和勘察软件滞后更新等原因，目前在水利工程项目中对土的分类定名还一直沿用如下方法：粗粒土及以上的土的分类定名采用国标GB 50021—2001（2009年版）《岩土工程勘察规范》；细粒土采用水利行业标准SL 188—2005《堤防工程地质勘察规程》或SL 265—2016《水闸设计规范》中的三角坐标图法进行分类定名。经过对比分析，土的粗、细颗粒级配均依据SL 188—2005标准分类定名（其中：粗粒土引用GB/T 50145—2007标准规定，细粒土采用三角坐标图法）和分别依据上述两个标准（GB 50021—2001（2009年版）、SL 188—2005）进行分类定名是存在差别的，有时可能差别较大。如果在实际工程中不加注意就可能对土的特性造成误判。表4是对两种方式进行土的分类定名部分结果的对照比较。

表4 两种方式进行土的分类定名结果对照

从表4可看出：两种方式对土的分类定名结果的主要区别在巨粒土和粗粒土，细粒土的分类定名因为均采用三角坐标法，所以差别不大，其唯一差异仅当大于0.075mm粒径颗粒含量大于25%时，采用标准SL 188—2005《堤坊工程地质勘察规程》对土的分类定名时需要在按照三角坐标图法确定的细粒土名称前面冠以“含粗粒土的”或“含砾的/含砂的”的前缀，而另一种方式则没有。

6 程序化自动分类定名

当采用Python语言编程时，其主要语句如下：

#根据颗粒组成进行土的定名

def is_float（string）：

"""定义判断输入的数据是否合理的函数"""

if string.count（′.′）＞1：

return′数据输入错误，请核实后重新输入！′

上述程序在Win7系统、Python IDLE V3.8.5（32bit）中调试通过验证。如果读取数据文件进行批量化定名，对该程序稍加补充完善即可。

7 结语

在进行水利堤防工程项目时，应按照SL 188—2005《堤防工程地质勘察规程》的规定进行土的分类定名。土的分类定名关系到工程技术人员对土的物理和力学特性的初步判断。准确、自动进行土的分类定名可以充分保证成果质量和提高工作效率。