贯入法原位测试夯土遗址表面强度的适用性和方法研究

表面强度是夯土遗址重要的测试指标和加固效果的评价依据。常规的强度测试方法受到取样和运输等因素的制约，不适用于作为夯土遗址如夯土补筑、表面加固等措施的效果评估方法。贯入法是成熟的砂浆强度检测方法，通过改装砂浆贯入仪降低了仪器量程；制作夯土样、室内试验验证了测试的较高精度；标定了夯土样贯入深度测量值与抗压强度的幂函数关系，确定了测强曲线。在夯土遗址现场开展原位测试，分析了布点密度对测试结果精度的影响，并利用测强曲线推算了测试区域的表面抗压强度。本研究提出了一套集“仪器改装-室内标定-现场高密度布点测试”为一体的夯土遗址表面强度评估方法，为土遗址加固效果的评价体系建设提供了参考价值。     

利用红外热像测定土遗址导热系数的方法研究

土遗址土体加固效果的无损测试技术是目前土遗址保护加固之中急需解决的一个重要问题。为此探讨利用红外热像技术进行土遗址加固保护的无损测试,设计了相应的试验装置,并利用新疆交河故城遗址现场取得扰动土制成不同物理条件下的模型进行导热系数测定试验。分析土样表面温度随时间的变化规律,并根据非稳态导热理论反算出土样的导热系数。为了验证红外热像这种非接触无损测定土体导热系数方法的可靠性,在同样的土样上利用热特性分析仪(KD2 Pro)直接测量了土样的导热系数,两者结果差值甚小,证明了红外热像技术测定土体导热系数的可行性。还研究了干密度、含水率对遗址土体导热系数的影响作用。结果表明,在含水率一定情况下,遗址土体导热系数随干密度的增加而增大;在干密度一定情况下,遗址土体导热系数随含水率的增大而增大。研究结果可为土遗址土体加固效果评价作参考。     

高昌故城土遗址勘查与鉴定方法初探

遗址勘查与稳定性鉴定（稳定性评价）是遗址保护的基础性工作,也是保护设计成功的前提。本文结合对高昌故城的测绘与方案设计工作实际参与,总结出高昌故城现场勘察的重点;参考建筑物可靠性鉴定和加固的相关原理和方法,结合古建筑木结构维护与加固技术规范相关数据,对遗址保护设计起重要依据作用的稳定性鉴定的方法做了初探。本文可为土遗址保护工程、土遗址保护规划、生土建筑遗产保护等相关工作提供参考。     

土质文物盐害中硫酸钠的研究——从微观到宏观

土遗址和壁画遗址可溶盐主要为NaCl和Na_2SO_4,其中Na_2SO_4是破坏程度最严重的盐。一般认为,硫酸钠只有在温度、湿度变化时才不稳定,才发生得失结晶水引起的晶型及体积变化。为研究土质文物盐害的形成机制及内在原因,调研了全国几处典型土遗址和壁画遗址的盐害状况并取样分析。分析发现:1)土遗址和壁画遗址中硫酸钠的形貌、结构是动态变化的(无论在任何极端干燥环境甚至真空条件下);2)环境因素如温度、相对湿度的变化只是加剧上述变化进程。硫酸钠结晶析出时,其体积膨胀约4倍。这一系列的过程,深刻影响着硫酸钠的相变复杂性和对依存土质文物本体的破坏性。本工作从微观和宏观两个层面探讨了这些发现,并通过不同盐分(不同浓度氯化钠、硫酸钠)侵蚀破坏模拟试验、不同温度条件下模拟试验、不同相对湿度下模拟试验,从宏观层面印证了上述微观机制在土遗址和壁画遗址本体的外在表现。本研究发现土遗址中硫酸钠的形貌、结构是动态变化的,该工作弥补了以往研究和认识上的局限。本研究将对阻止、延缓及预测土质文物盐害的发生、发展提供科学参考。     

土遗址保护锚固技术研究现状

锚杆锚固技术是加固土遗址的重要方法,可以有效地提高土遗址的稳定性。本文就目前土遗址保护中锚固技术的研究现状作了概述,介绍了土遗址保护工程中锚固技术和土木工程中锚固技术的差异,分析了目前应用较为广泛的几类土遗址锚杆的性质及研究应用现状,并对土遗址锚杆的破坏形式进行了总结,最后提出了目前土遗址保护锚固技术研究存在的问题。     

声频应力波法检测土遗址加固用玻璃纤维锚杆锚固质量初探

土遗址锚杆锚固质量一直是土遗址加固工程中关注的重点问题。目前,土遗址领域均采用具有破坏性的拉拔试验对其进行检测。基于土遗址的文物属性,本研究尝试利用无损检测技术评价土遗址加固用玻璃纤维锚杆的锚固质量。通过锚杆无损检测仪与拉拔仪分别对甘肃省红沙堡遗址与永泰城址加固工程中的玻璃纤维锚杆锚固系统进行检测。比较实际测量杆长与仪器测量杆长结果,得出杆长指标可以判断无损检测仪所测结果的真实性。无损检测仪得出的检测波形衰减规律显著,对比相应锚杆的拉拔试验的评价结果,证实了声频应力波法在土遗址玻璃纤维锚杆锚固系统无损检测中的适用性。本研究结果将为评价土遗址加固用玻璃纤维锚杆锚固质量提供可靠的依据。     

南越国宫署土遗址防风化加固材料的效果比较

南越国宫署遗址为大型土遗址类型,1996年11月国务院公布为全国重点文物保护单位,由于挖掘时间较长,遗址场地条件有限,已经出现了不同程度的风化、粉化、开裂、局部坍塌等严重病害。为此本课题组经过前期分析测试研究,采用有机硅改性丙烯酸、PS材料、有机硅改性硅酸盐、硅酸酯类和无机-有机复合材料等几种常用土遗址防风化加固材料,对南越国宫署土遗址样块进行了加固效果对比测试,研究了加固前后土样各种性能的变化情况。研究发现:硅酸酯类和无机-有机复合材料加固土体具有很好的耐水性,耐盐破坏能力,抗压强度也有提高,并且不影响土体的外观和透气性;PS材料加固土体后透气性和渗透性虽好,但耐水性能较差,加固强度低,而且容易泛白;有机硅改性丙烯酸和有机硅改性硅酸盐材料加固后土样强度适中,但透气性、耐盐性和耐水性较差。可以看出硅酸酯类和无机-有机复合材料加固南越国宫署土样的效果较好,建议可进入现场试验评估阶段。     

降雨对榆阳区明长城单体建筑破坏模式的试验研究

前期调查分析可知,降雨对榆阳区明长城单体建筑的破坏形式包括水力侵蚀和重力侵蚀两大类,主要影响因素为降雨特征、遗址保存形态和遗址土的性质。为了进一步了解降雨对该类土遗址的破坏方式及主要影响因素作用特点,按照相似理论要求设计模型试验,研究了降雨对榆阳区明长城单体建筑的破坏模式。试验结果表明,降雨对遗址模型的破坏方式与前期调查分析结果基本一致,水力侵蚀方式有冲沟侵蚀、片流面蚀、流水淘蚀和流水冲蚀,重力侵蚀方式有坍塌和滑塌。一般A型暴雨条件下,各种水力侵蚀方式均有发生,重力侵蚀发生次数相对较少;B型暴雨条件下,主要发生片流面蚀,重力侵蚀破坏发生次数较多。通过模型试验得出的降雨对遗址模型的破坏方式及发生特点方面的结论,可以在一定程度上为降雨对该类遗址破坏的评估和防治提供参考。     

降雨对榆阳区明长城单体建筑破坏模式的试验研究

前期调查分析可知,降雨对榆阳区明长城单体建筑的破坏形式包括水力侵蚀和重力侵蚀两大类,主要影响因素为降雨特征、遗址保存形态和遗址土的性质。为了进一步了解降雨对该类土遗址的破坏方式及主要影响因素作用特点,按照相似理论要求设计模型试验,研究了降雨对榆阳区明长城单体建筑的破坏模式。试验结果表明,降雨对遗址模型的破坏方式与前期调查分析结果基本一致,水力侵蚀方式有冲沟侵蚀、片流面蚀、流水淘蚀和流水冲蚀,重力侵蚀方式有坍塌和滑塌。一般A型暴雨条件下,各种水力侵蚀方式均有发生,重力侵蚀发生次数相对较少;B型暴雨条件下,主要发生片流面蚀,重力侵蚀破坏发生次数较多。通过模型试验得出的降雨对遗址模型的破坏方式及发生特点方面的结论,可以在一定程度上为降雨对该类遗址破坏的评估和防治提供参考。     

桐油与石灰加固吉野里坟丘墓土的实验研究

用夯筑方法建造的土遗址在公开展示之前需要对土遗址的本体进行修复和加固。通常采用合成树脂作为土遗址本体和表面处理的材料,但合成树脂作为加固材料存在着一系列的问题,如会降低土体强度及对构造造成破坏。本工作针对日本九州地区广泛分布的真砂土和火山灰土为材料修筑的土遗址修复工程,尝试运用石灰、糯米汁、桐油作为土遗址的修复材料。按照不同的配合比制作试验土样进行无侧限抗压、固结、干湿循环、冻融循环等试验。结果显示,添加了4％桐油和石灰的土样能够大幅度提高夯土的强度,且压缩性低、抗冻融性好,尤其能显著提高土样的抗干湿劣化的性能。建议在九州地区的土遗址修复和保护工程中运用。     

硬度测量在土遗址保护中的应用问题

硬度试验是材料机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。硬度值可以基本反映材料的强度特性,但它并非材料独立的基本性能,而是取决于其所采用的试验方法。各种硬度试验方法使用条件要求各异,如何根据土遗址特点,选择合适的硬度检测方法,保证检测精度是目前土遗址保护中需要解决的一个问题。本文在综合分析各种试验方法的基础上,给出了土遗址保护中硬度检测需要遵循的基本原则。     

降雨时长对土壤结皮发育性能的影响研究

室外土遗址经常因遭遇降雨、水淹等发生结皮,造成土遗址表层性能改变,影响土遗址的进一步保护。以定量纯净黄土在等降雨大小下,通过控制不同降雨时长,试验了不同降雨时长下土壤结皮发育的过程,分别测试了降雨前后的结皮厚度、密度、硬度及孔隙结构。结果表明,在降雨量未达到饱和状态时,随降雨量增大,结皮层的厚度、密度、硬度迅速增大,表皮土壤颗粒被击碎,孔隙迅速减小;在降雨量达到饱和状态时,随降雨量增大,结皮层的厚度、密度、硬度缓慢增大,但表皮土壤裂缝迅速发育,由周围向中心形成同心圆状或辐射状裂隙。研究结论可为室外土遗址的保护提供参考。     

土质建筑遗址传统营造技法的演化与特征探析

土是延用至今最重要的建筑材料之一,在人类认知和掌握不同环境土的性能和特点的进程中,创造了类型丰富的土质建筑遗址。对传统营造工艺的认知、传承、挖掘和应用成为当下土质建筑遗址保护的关键问题。因此,本工作基于土质建筑遗址保存现状、建筑形制、结构特征和传统营造技法调查,结合文献记载和研究成果,按照营造技法将土建筑遗址分为生土挖造、泥土堆筑、生土夯筑、土坯砌筑和湿泥垛筑5大类15亚类,阐释了随着生产力的发展和功能需要多方面共同推动,营造技法呈递进式发展演化,且呈现出不同营造技法既具备各自的鲜明特征又相互渗透的特点,也是适应环境和功能需求的具体体现,具有一定的规律性。研究结果为深入研究早期建筑形制和营造技法提供了依据。     

非水分散体加固剂固结砂土能力的研究

有机树脂非水分散体是一种新的土体防风化加固材料,对黄土样品和考古遗址都有好的加固效果。为检验这种加固剂对不同土体的加固能力,选择砂土作为被加固材料,用1．5％TD和2％21J加固剂进行加固试验。结果表明这种材料以低的浓度就有好的加固效果,经过加固的砂土样颜色和孔隙率变化小,土样的力学强度得到提高,具有好的耐水耐冻融能力及较好的耐盐能力,证明这种材料可用于砂土质遗址的加固保护。     

海上丝绸之路窑址裂隙充填灌浆材料比选室内试验研究

对裂隙进行充填灌浆,可以有效防止裂隙的进一步发展和雨水的渗漏,使遗址得以更好地保存。为比选出适宜于潮湿环境下窑址裂隙充填灌浆材料,采用烧料礓石、烧阿嘎土、砺灰三种传统石灰材料分别对浙江和福建四处"海上丝绸之路"遗址点的遗址土进行改性研究。测试改性后浆体材料不同龄期的抗压、抗折强度、收缩率,以及温湿度循环、冻融循环、水稳定性、安定性、耐碱性试验后试样的力学性能变化。试验结果表明,三种石灰类材料均具有良好的耐候性,但砺灰试样的耐冻融特性稍差、龄期强度低、收缩变形较大。烧料礓石改性试样具有较高的龄期强度、较低的收缩率、良好的耐候性。因此,建议将烧料礓石作为主剂应用于四处窑址的灌浆材料中。相关研究成果对窑址裂隙灌浆材料的选取具有实际指导意义。     

土遗址防风化加固材料的研制及加固性能比较研究

本文用简单易行的方法将正硅酸乙酯进行预聚合,用盐酸作催化剂,待反应完毕后,在用乙二胺将PH值调节至微碱性,得到的预聚物呈无色透明液体。用此预聚物加固室内重塑土样,通过各种测试手段,如加固前后重量变化、渗透速度、空隙率变化、颜色变化、透气性变化、PH值以及盐蚀、冻融、高温高湿试验后的抗压强度等,并与PS材料、硅丙非水分散体、正硅酸乙酯和Remmers加固的标准土样进行各项性能的比较试验,结果表明:正硅酸乙酯预聚物加固后的土样各项性能都比较理想,能满足土遗址保护的要求。     

Study on Damage Assessment of Earthen Sites of the Ming Great Wall in Qinghai Province Based on Fuzzy-AHP and AHP-TOPSIS

ABSTRACT

As a world-renowned heritage site, the Ming Great Wall in Qinghai Province, is an example of an earthen site that is seriously threatened by a series of deterioration. Its damage assessment is the precondition for further protection planning and implementation, but related research was found to be scant. To fill this gap, we explore to study its damage assessment by applying Fuzzy-AHP and AHP-TOPSIS to determine the damage assessment levels for 18 earthen sites selected from Qinghai Province, combined with their occurrence environment, engineering properties of rammed earth, deterioration characteristics, and building technologies. After obtaining and comparing results, the AHP-TOPSIS is indicated to be much closer to the real damage conditions. Therefore, this method is proved to be more suitable for the damage assessment of earthen sites in Qinghai Province. This study also holds the potential application of the AHP-TOPSIS in the damage assessment for other earthen sites in Northwest China.