基于E_(v2)的港区陆域高填方工后沉降预测方法研究及稳定性分析

【摘要】在我国西南地区内河港口工程的建设中，经常会遇到大面积陆域高填方工程，高填方的不均匀工后沉降将直接影响到陆域工程的稳定性,并对结构物的安全及正常运营构成威胁。因此如何有效地预测陆域高填方的工后沉降并准确评价其稳定性是当前港区陆域高填方工程中亟待解决的关键技术问题之一。目前在德国等其他欧洲国家已经广泛应用二次变形模量Ev2作为控制工后沉降的检测指标，我国仅仅初步应用于铁路地基上，在公路、港区陆域填方、库岸等工程的设计规范中还没有相关规定，为此本文提出基于Ev2的港区陆域高填方工后沉降预测方法研究及稳定性评价。为了达到对陆域高填方工后沉降的有效预测和准确评价其稳定性，本文采用试验研究、理论分析和数值模拟等手段，在对二次变形模量Ev2进行深入系统的理论和试验研究的基础上，提出了基于指标Ev2的港区陆域高填方地基工后沉降的预测方法，进而对陆域高填方的稳定性进行评价。本文所做的研究工作和得出的主要成果如下：（1）依据Ev2的现场测试技术原理，采用击实筒制作室内测试试件研究有侧限条件下的Ev2室内测试方法，并通过对试验装置的有限元数值模拟分析验证室内试验方法的可行性。研究结果表明，室内测试试验与有限元分析结果具有良好的一致性，且室内试验装置的边界限制对测试结果可以忽略不计。（2）在Ev2室内测试方法研究的基础上，对不同工况下的大量试件的Ev2值进行了测试，并分析含水率、孔隙比、压实度等因素对Ev2的影响规律。研究结果表明，含水率、孔隙比、以及土体级配对Ev2都有不同程度的影响，当土体处于最优含水率时，土体的Ev2值达到峰值；在级配良好时，土体的Ev2值较大；试验研究还发现土体的Ev2值随着土体孔隙比的增大而呈现减小的趋势；在相同含水率情况下，土体的Ev2值随着土体压实度的增大而呈现增大的趋势。（3）依据二次变形模量Ev2的现场测试原理，建立填方地基模型进行了二次变形模量模型测试试验和数值模拟研究，并采用体积法制作与填方地基模型压实度一致的击实试件，进行室内测试。研究结果表明，模型试验结构槽的边界效应可以忽略不计，同时模型试验与有侧限条件下的Ev2室内测试试验结果吻合良好。基于上述大量试验结果，本文提出了一种室内测试二次变形模量Ev2的方法，该方法具有测试方便、快捷、成本低廉的特点，可为高填方地基回填料的选取提供依据，并对设计和施工提供一定的指导作用。（4）在Ev2室内试验研究的基础上，基于弹塑性理论，对二次变形模量Ev2进行了理论推导，获得了二次变形模量Ev2的理论计算公式。通过理论计算值与室内试验测试值的对比分析表明，理论计算值与试验测试值吻合良好。因此本文提出的二次变形模量的Ev2值的理论计算公式是可行的。（5）在Ev2的理论和试验研究的基础上，通过理论分析发现，对高填方地基沉降起主要作用的是填方土体的高度以及填方土体的变形模量，据此本文基于弹塑性理论建立了二次变形模量Ev2与工后沉降的经验关系式，并提出了基于指标Ev2的港区陆域高填方地基工后沉降评价方法。同时考虑到目前国内在港区陆域高填方地基中常用K30指标，为此本文进一步通过数值模拟的方法研究了二次变形模量Ev2与地基系数K30的相关关系，结果表明二者的相关性良好。（6）运用本文提出的基于指标Ev2的港区陆域高填方地基工后沉降评价方法，对于已建好的高填方工程，可通过现场测试填方地基Ev2值，计算其工后沉降值，与实际观测的工后沉降值进行对比，从而初步判断填方工程是否处于稳定状态；对于拟建的陆域填方工程，可根据设计的要求中允许的高填方工程的最大工后沉降值，进而求出其最小的二次变形模量值Ev2，同时可通过室内试验来选取合适的回填料，使其二次变形模量达到要求值。在施工完成后，可通过现场测试其二次变形模量值Ev2，计算其最大工后沉降，与设计值进行对比，从而判定是否满足设计要求。（7）通过纳溪沟码头高填方工程，元山子沟高填方工程以及重庆垫江某高填方工程的应用表明，基于指标Ev2的港区陆域高填方地基工后沉降评价方法效果良好，对设计和施工具有一定的指导意义。本文的主要创新点如下：（1）本文以二次变形模量Ev2的现场测试原理为基础，通过大量的试验研究后，首次提出了一种室内测试二次变形模量Ev2的方法，并与地基模型测试对比，效果良好。（该方法已申请国家专利，专利号：201210075208.0）（2）本文深入系统的研究了土体含水量、孔隙比、压实度对二次变形模量Ev2的影响，建立了二次变形模量与各影响因素之间的变化规律。（3）本文运用弹塑性力学理论并在室内试验的基础上，建立了二次变形模量Ev2的理论计算模型，该模型与试验测试的结果吻合良好。（4）本文基于弹塑性力学理论，推导分析得到工后沉降的主要影响因素，并建立了基于二次变形模量Ev2的港区陆域高填方工后沉降的预测模型，通过工程应用表明该预测模型效果良好。
【作者】孙笑；
【导师】赵明阶；
【作者基本信息】重庆交通大学，港口、海岸及近海工程，2014，博士
【关键词】港区陆域高填方；二次变形模量；工后沉降；预测方法；稳定性；

【参考文献】
[1]黄莹莹.2-DG通过下调RIP1增强TRAIL诱导乳腺癌细胞凋亡的敏感性[D].蚌埠医学院,药理学,2013,硕士.
[2]何捷.我国互联网企业文化的探析与对策[D].华中师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[3]王华忠,俞金寿.基于混合SVR-PLS方法的丙烯腈收率软测量建模[J].控制与决策,2005,05:549-552.
[4]沈志强.高校教师教育技术能力现状、问题与对策研究[D].东北师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[5]王建.乌兰矿瓦斯规律研究及瓦斯预测[D].西安科技大学,采矿工程,2013,硕士.
[6]王娟.农村七年级泛读课实施研究[D].西安外国语大学,课程与教学论,2013,硕士.
[7]马梦璐.张天翼现代童话的喜剧品质研究[D].沈阳师范大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[8]孙效松.基于硬件的遥感图像有损小波压缩系统[D].中国科学院研究生院（遥感应用研究所）,地图学与地理信息系统,2004,硕士.
[9]吴海洋.英语对话教学理论与实践研究[D].杭州师范大学,课程与教学论,2006,硕士.
[10]韩建华.经济适用住房发展分析及其相关政策研究[D].天津大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[11]孙磊.南航企业文化对比分析研究[D].新疆大学,工商管理,2013,硕士.
[12]苏灿鹏.重机产品的配管设计[J].重型机械科技.2000(02)
[13]张立颖.动态三维个体化足垫治疗跖痛症的临床观察[D].北京中医药大学,中医,2013,硕士.
[14]刘雷.雕刻加工单元的数控系统研究与开发[D].广东工业大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[15]王晓晖.论我国民间借贷的法律规制[D].山西财经大学,经济法,2014,硕士.
[16]本报记者吴苡婷.“小秸秆”撬动“大产业”[N].上海科技报,2013-06-05006.
[17]程亚兵.精密交叉圆柱滚子转盘轴承刚性分析[D].河南科技大学,精密仪器及机械,2014,硕士.
[18]曹宇明.中国传统商人诚信文化内涵及其意义研究[D].西北大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[19]赵颖.基于生命周期评价的某轿车地板环境影响研究[D].吉林大学,工业设计工程,2014,硕士.
[20]贝乾.数据仓库技术在医院系统集成中的应用[D].苏州大学,计算机应用技术（专业学位）,2013,硕士.
[21]王能飞.南北极近岸土壤微生物群落的结构分析[D].中国海洋大学,生物化学与分子生物学,2014,博士.
[22]盖群.辽河油田物资公司财务资金管理系统设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[23]熊瑾瑜.网络文学用户之生活形态和阅读动机、消费意愿的关联性研究[D].厦门大学,传播学,2014,硕士.
[24]陈芳.从生态批评的角度解读《与狼共舞》[D].曲阜师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[25]王跃军.发动机制造企业生产物流优化研究[D].山东大学,工业工程（专业学位）,2012,硕士.
[26]王健安.略谈塔东北地区的钻井和完井问题[J].石油与天然气地质.1985(S1)
[27]汪同训.醋酸酯气相催化加氢制备乙醇的研究[D].华东理工大学,化学工艺,2014,硕士.
[28]崔玉明.钼、钒基介观结构催化剂的构筑及其催化烯烃转化研究[D].南京大学,物理化学,2014,博士.
[29]徐谦.网格对信息系统的影响分析[J].图书馆研究与工作,2005,04:19-22.
[30]须文雅.钛合金微弧氧化膜层结构性能研究[D].长安大学,机械工程,2013,硕士.
[31]刘琰.流程型制造企业生产管理信息系统研究[D].清华大学,材料加工工程,2003,硕士.
[32]崔英哲.无煤柱开采端头留巷技术研究[D].西安科技大学,岩土工程,2014,硕士.
[33]杨洗陈.激光加工机器人技术及工业应用[J].中国激光,2009,11:2780-2798.
[34]党智笙.拟南芥ABI5基因启动子的克隆与遗传转化载体构建[D].兰州理工大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[35]周玉春.循环水系统缓蚀阻垢剂的研究[D].浙江大学,化学工程,2004,硕士.
[36]邢宇雷.小班化初中化学课堂教学的实践与研究[D].苏州大学,教育（专业学位）,2012,硕士.
[37]冯勇.浅谈天津电子政务的现状及发展策略[J].天津行政学院学报,2004,04:75-78.
[38]黄勇.基于高通量测序的微生物基因组学研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,生物信息学,2013,硕士.
[39]朱增伟.三个典型低维电子体系的热电效应研究[D].浙江大学,2009.
[40]莫家起.开采金阳公路下矿体对公路稳定性影响的研究[D].中南大学,地质工程,2004,硕士.
[41]杨超.可可西里沱沱河地区第四系沉积特征及砂金成矿研究[D].成都理工大学,第四纪地质学,2013,硕士.
[42]乔润陇.两类非局部扩散传染病系统的行波解[D].兰州大学,应用数学,2013,硕士.
[43]谢莉婧.钴∕镍金属氢氧化物及四氧化三钴的制备及其超电容性能研究[D].西北师范大学,2010.
[44]官酩杰.基于OpenGLES的移动平台图形渲染引擎研究与实现[D].北京交通大学,2010.
[45]高莉娜.外资进入A股市场法律限制问题研究[D].中国政法大学,经济法学,2004,硕士.
[46]金世佳.图像跟踪识别技术在煤炭运量视频管理系统中的应用研究[D].东北大学,控制理论与控制工程,2010,硕士.
[47]李妍.基于语块理论的初级汉语综合课教学设计[D].山东大学,汉语国际教育（专业学位）,2012,硕士.
[48]韩雪.妊娠合并甲状腺功能亢进症对围生儿的影响[D].大连医科大学,妇产科学,2012,硕士.
[49]王敏.中国医疗卫生体系改革追踪[D].山东大学,新闻与传播（专业学位）,2013,硕士.
[50]孙振洋.求非线性规划问题全局最优解的辅助函数方法[D].河南科技大学,应用数学,2014,硕士.