摘要
我国西北地区存在大量土遗址，其在长期的自然和人为因素作用下破坏极为严重，特别是我国河西地区风沙活动剧烈，土遗址在风沙作用下侵蚀严重。因此，开展土遗址保护研究已经迫在眉睫。 西北地区风沙活动频繁，大量土遗址被风沙掩埋并不断遭受着风沙的侵蚀，但目前对于土遗址中的风沙运动规律和风沙侵蚀特征研究较少。针对以上关键问题，本文以锁阳城遗址为研究对象，通过现场调查、遥感监测、两相流模拟及CFD-DEM耦合模拟等方法，对锁阳城遗址风沙运动和风沙对墙体的侵蚀特征等进行了研究。主要得出的结论有以下几点： （1）结合现场调查和文献资料，厘清锁阳城遗址建筑形制、保存现状及病害发育特征。锁阳城遗址总体夯筑而成，有内外城之分，内城又分东城和西城，内城外又有羊马城；外城基本坍塌消失，内城保存相对较为完整；内城之中又以内城北墙和南墙保存最为完整，而东墙和西墙遭受风沙侵蚀严重；主要病害类型为表面风化。 （2）锁阳城遗址区域主要盛行东风和西风且以东风占据绝对主导地位，东风和西风占起沙风比率分别为67.92%和28.18%，故沙粒由东向西运动为主。SBAS-InSAR监测结果表明：锁阳城遗址东墙外侧沙粒堆积最为严重，积沙速率大于1 mm/a；地表侵蚀作用主要发生在西墙外侧，最大侵蚀速率约为0.8 mm/a；西城内部沙粒堆积速率最小，基本处于稳定状态；墙体东侧堆积速率大于西侧堆积速率。 （3）Fluent两相流模拟结果表明：当初始风速小于20 m/s时，沙粒在墙体两侧都有堆积，但主要堆积在墙体的迎风侧，而在城中间区域堆积较少，且东城积沙厚度大于西城积沙厚度。当初始风速大于30 m/s时，沙粒主要堆积在墙体的背风侧。气流经过墙体后，会在墙体的背风侧形成低速逆流区，逆流区的存在会改变气流方向，使得堆积在墙体背风侧的沙粒被二次起动重新卷回到墙体的底部堆积，这是造成墙体背风侧积沙的主要原因。气流在经过墙体豁口处时会产生加速效应，这是导致墙体加速破坏消失的主要因素。 （4）CFD-DEM耦合结果表明：经风沙磨蚀后墙体的呈现差异性风化特征，amp;nbsp;由于同一夯层内性质不均匀，由顶到底强度逐渐减弱，从而导致夯层内抗风蚀能力不均匀，最终导致夯层顶部突出而底部掏蚀凹进，而墙体迎风侧沙粒堆积导致墙体底部被沙粒掩埋，对底部墙体有一定的保护作用，故而侵蚀较弱。
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