摘要
我国土遗址的历史进程上可追溯到石器时期，下至近代。土遗址主要是指采用土建造的城墙、古城和烽燧等。相对于我国南方潮湿多雨的气候环境而言，西北地区干旱、半干旱的气候特点使得大量的土遗址得以保存，但长久以来的自然灾害和人为破坏，使得土遗址载体的区域性病害和遗址本体的病害不断快速扩大，令土遗址整体保存状态较差。尤其是掏蚀、坍塌、裂隙、片状剥蚀、冲沟等病害严重，而其中最为突出的是掏蚀病害。基于此，依托临潭县牛头城遗址维修与保护工程，本文以烧料礓石作为加固剂，对不同掺量的烧料礓石遗址土力学性能、耐候性能及色度差异等进行研究，通过现场调查、室内试验及数值模拟相结合的方式，探究了不同掺量烧料礓石对遗址土的加固效果。研究成果可为烧料礓石的实际工程应用提供理论依据与参考。主要研究内容和成果有： （1）针对临潭县牛头城土遗址现状，采用现场调查的方法，对土遗址基本概况进行了调查，土遗址整体保存状态较差，大段城墙残损消失，现存部分仍有局部裂隙和冲沟，表面人为踩踏较为普遍，坍塌、掏蚀较为严重；通过对土遗址掏蚀区的调查，以遗址外城北墙东段南立面Ⅲ段和外城北墙东段北立面Ⅲ段掏蚀最为显著，基于此，确定了遗址具有中部及底部两种典型掏蚀形态，为遗址掏蚀区模型的建立提供参数。 （2）通过室内试验，探讨了土体抗剪强度、无侧限抗压强度、渗透系数、收缩率、崩解率、色度值随烧料礓石掺量(0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%)及养护时间的变化规律，分析了不同掺量烧料礓石对土体物理力学性能的影响作用。随着试样养护时间和烧料礓石掺量的增加，试样的抗剪、抗压强度增大；渗透系数减小；抗崩解和抗收缩性能得到了明显提升；烧料礓石掺量为5%、10%、15%、20%、25%的土样在加固后基本不改变遗址原有的颜色，符合土遗址“修旧如旧”的原则，但掺量为30%、35%的土样总色度值过大。 （3）通过压汞、X射线衍射和扫描电镜试验，研究和分析了含25%烧料礓石试样的孔径分布、组成成分和微观结构。压汞试验表明随着养护时间的增加，试样内部起主导作用的孔径逐渐变小；X射线衍射试验测试出烧料礓石加固遗址黄土内部以石英和方解石居多，其中石英比较稳定，在土体中起到骨架作用；扫描电镜试验可看出各组试样在土颗粒孔隙间存在有微小碳酸钙颗粒及片状、针棒状水化物，其在孔隙中发挥了填充作用，使得土颗粒之间的连结方式发生变化，因此，试样的力学强度得到提高，各项性能发生改变。 （4）基于有限元分析软件ABAQUS，利用强度折减法对含烧料礓石固化土修复土遗址掏蚀区前后的稳定性进行分析，并引入稳定安全系数作为修复后对掏蚀区土遗址稳定性的效果评价依据。土遗址墙体掏蚀区采用烧料礓石夯筑土修复后，遗址土墙体模型的稳定安全系数有所提高，遗址的稳定性得到了有效提升，利用固化土修复土遗址掏蚀区的措施有效。
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