苔藓植物护坡及固土作用试验研究

以兰州市榆中县夏官营古城的苔藓坡面为研究对象,通过野外调查,研究苔藓的生长环境特征.选择有代表性的自然坡面进行风蚀、雨蚀实验,研究苔藓坡面的抗风蚀、雨蚀能力.取当地的原状土样进行室内土工实验研究其强度特征.结果表明:苔藓能显著提高黄土坡面的抗风蚀、雨蚀能力和抗剪强度.苔藓覆盖度越大,抗风蚀、雨蚀能力越强.相比较无苔藓的坡面,苔藓覆盖度达到40%时,抗风蚀能力可提高2～3倍,抗雨蚀能力可提高3～4倍,苔藓覆盖度超过40%后,抗风蚀、雨蚀能力提高幅度会下降.随着苔藓覆盖度增大,原状土样的内聚力显著增大,抗剪强度整体增大.     

PS材料加固遗址土强度与微结构参数相关性研究

采用不同质量分数、不同加固方式对密度不同的遗址土进行硅酸钾(PS)溶液渗透加固,加固后土体微结构发生变化,其力学强度出现不同程度的提高.使用图形处理软件对固化后土体的扫描电子显微镜图像进行计算分析,获取对固化土力学强度影响最显著的微观结构参数;利用多元逐步回归分析法对力学强度与微结构参数之间的相关性进行计算,并进行分析评价;从微观角度验证PS材料对土遗址的加固效果.结果表明,经PS溶液加固后,遗址土土体强度与微结构参数间存在良好的相关关系,各向异性、等效直径、扁圆度、充填比和面积比是对强度影响较显著的5个微结构参数.     

青藏高原地区典型土遗址冻融与盐渍耦合劣化作用分析

研究基于高原地区冬季降雪过程环境监测数据和多处典型土遗址的易溶盐含量与分布特征,通过对实验条件下分别掺入质量分数为0.2%的梯度增量掺入无水氯化钠和无水硫酸钠至质量分数为1%并经历冻融循环的遗址土重塑土样的风洞、崩解、弹性波速和剪切实验,揭示耦合作用下表征土遗址抗风蚀能力、抗雨蚀能力和强度等指标的劣化规律和本质原因,并对底部掏蚀、片状剥离和坍塌等高原地区典型土遗址病害形成过程以及与上述性质变化的内在联系进行剖析和阐释。研究结果表明:试样抗雨蚀能力、抗风蚀能力和强度相关指标会对耦合作用产生明显的劣化响应,因掺入盐分类型和含量的不同而表现出非线性衰减规律;相关性质的劣化为典型病害的发育提供了前提和基础。     

特定盐分及含量遗址土盐渍化风蚀效应试验研究

盐渍化风蚀效应是岩土体盐渍劣化加速风蚀损化的一种普遍效应,对西北干旱区土遗址影响尤大,遗址土体基底盐渍区掏蚀现象的发育发展研究基于室内试验,采用遗址土重塑样进行声波测试和风蚀试验,阐述了盐分类别及含量、挟沙风速对土遗址盐渍区损化率的控制作用.结果表明,NaCl盐分对试样强度破坏最大,导致风蚀损化率也最大,且盐分含量越大这种破坏土体强度和促进风蚀损耗的作用越强烈;而Na2SO4盐分含量较小时促进风蚀,含量加大后反而会提高试样强度从而减轻风蚀效应;复盐作用下试样风蚀效应受这两种单盐共同作用呈现不同的规律;所有试样风蚀损耗量均随挟沙风风速增大呈指数递增.研究对地貌学、文物古迹保护和土木工程等领域有直接的影响意义.     

PS材料加固西北干旱区土遗址试验研究

土遗址是大遗址中最难保护的一类,而防风化加固是其中的难点,也是目前国际上普遍关注和攻关的课题,PS材料用于西北干旱区土遗址的防风化加固已获得了初步的成功.室内单轴抗压强度、抗剪强度研究发现,强度提高幅度满足要求,材料具有可重复使用性;通过对PS材料加固土遗址的微观结构特征进行研究,加固后X衍射图谱中部分矿物衍射强度降低和密集低矮的非晶体物相峰群的出现,定性说明,非晶质物相的生成加强了矿物间胶结作用;加固前后的红外谱图基本吻合,没有新晶质物相出现,仅是化学健间结合力略有提高;SEM图像显示骨架颗粒胶结状态由点状接触向胶结接触转变.研究表明PS材料与土作用后加强了土骨架颗粒的连结强度,而土的结构基本保持不变,宏观上改善了遗址土的水稳定性,增强了工程力学性能,满足文物保护的特殊要求.图10,表2,参13.     

TEOS原位交联加固重塑土样的抗风蚀性能

为了探索正硅酸乙酯(TEOS)加固重塑土样的抗风蚀性能,采用TEOS对重塑土样进行原位交联加固,并对其进行了抗剪强度试验和室内风蚀模拟试验。结果表明:TEOS固化剂的加入有效地提高了重塑土样的抗剪强度,加固重塑土样的黏聚力比未加固重塑土样增大了27%;加固重塑土样的内摩擦角比未加固重塑土样增大了135%。通过对加固与未加固重塑土样在不同风速、不同吹蚀时间下进行携沙风吹蚀,发现在相同风速携沙风吹蚀条件下,未加固与加固重塑土样的风蚀量都随着吹蚀时间的延长而呈现递增趋势;未加固重塑土样的风蚀量和风蚀量增长率均比加固重塑土样的大,表明TEOS原位交联加固重塑土样具有明显的抗风蚀能力。     

晋阳古城遗址加固材料筛选及配比试验研究

对当前土遗址加固材料进行调研和分析基础上,提出了遗址土中加入石灰和水性丙烯酸酯乳液的加固材料方案;并对加固前后土体的强度特性、耐水性能、收缩特性等进行了试验研究。研究结果显示,石灰和水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液混合加固材料对土遗址保护加固具有良好效果;并提出了加固材料的最优配比。     

烧料礓石拌合遗址土浆液结石体室内试验研究

为研究烧料礓石作为土遗址灌浆材料的可行性,以烧料礓石为灌浆基料,夏官营遗址土为拌合料,对烧料礓石浆液结石体试样进行物理性质、水理性质等室内试验。研究结果表明:拌合烧料礓石后,结石体粉粒增加、黏粒减少,砂粒变化不大;与拌合石英砂结石体相比,烧料礓石浆液结石体结构更致密,失水速度更慢;结石体具有很小的收缩率,其界限含水率有所增加,提高了土体的可塑性;结石体渗透系数小,耐崩解性能较强;烧料礓石内部组分与土粒、水分产生反应,使结石体的物理、水理性质发生了一定改变;结石体结构稳定、整体性好,且耐雨蚀能力强,是一种合适的土遗址灌浆材料。试验结果为烧料礓石应用于土遗址保护加固工程提供依据,施工时可根据裂隙灌浆需要优选使用。     

PS对非饱和重塑黏土的土-水特征曲线的影响

采用扫描电镜测试PS加固前后黏土微观结构的变化,研究黏土矿物、孔隙结构和土体收缩特性3种因素对加固以后非饱和重塑黏土的土-水特征曲线的影响.研究结果表明:PS与土颗粒的反应是非常复杂的物理化学反应,在反应中大量的黏土矿物被消耗,形成一种较致密的结构,力学强度提高,同时,孔隙壁变得光滑、平直,土颗粒磨圆度增大,膨胀性降低,这些因素导致非饱和黏土的土-水特征曲线发生明显变化;PS加固后饱和含水率和残余含水率都有一定程度下降,进气值较高,斜率变陡,下降速度快.Van Genuchten模型(即VG模型)对PS作用前、后的土-水特征曲线的拟合效果较好.研究结果证明PS材料加固土遗址的良好性能.     

纳米纤维素材料加固土遗址初探

探讨纳米纤维素加固土遗址的可行性,将羧基改性的纳米晶纤维素(CNC)和纳米纤丝化纤维素(NFC)分别以滴渗或拌和的方式加固遗址土试样,通过不同龄期下的无侧限抗压强度试验、声波测速、水滴入渗试验和崩解试验,评估了加固试样的力学性质、固化龄期、斥水性和耐水性能.结果表明:2种材料均能在较小的掺量下适度的提高遗址土的力学强度, NFC在拌合加固中效果明显,CNC更适用于滴渗加固.声波测速试验反映了各加固试样的强度增长规律,与无侧限抗压强度较吻合.经CNC滴渗的试样斥水性有所提高,崩解速率较未加固试样降低近50%.扫描电子显微镜图像揭示了纳米纤维素与土颗粒间的胶结形态, NFC拌和样与CNC滴渗样孔隙间表现为明显的非晶相的凝絮状胶结,孔隙度大大减小, CNC拌和样胶结物凝聚现象不显著.