PS对潮湿环境土遗址加固潜力探讨

PS在我国西北干旱地区土遗址加固工程中得到运用,其加固效果也取得了广泛的认可。但PS能否用于潮湿环境土遗址的加固保护及其潜力如何,目前尚没有比较成熟的成果。本文旨在回答上述两个重要问题。在室内将遗址土重塑成样并控制其含水量为13%、17%、19%、21%和25%。随后用3%PS渗透加固各含水量试样,通过固结和直剪试验结果的对比,得到以下结论：（1）不同含水量试样,渗透速度差别较大,PS吸收量差别也较大,但呈现一定的规律性：含水量越大,初始出渗时间和PS的吸收量越小;（2）加固后,土样的压缩系数和抗剪强度均有所提高,证明PS对潮湿地区的土遗址具有加固效果;（3）含水量不同加固效果也不同,其中加固效果最好的含水量在19%～21%。上述结论和成果为PS在潮湿地区土遗址的保护提供了一定的数据支持。     

PS溶液渗透对非饱和土的增强效应研究

特定模数硅酸钾溶液(PS)已广泛的用于我国西北干旱地区土遗址加固保护工程中,并且取得了显著的效果.但是PS对潮湿地区遗址土加固效果,目前尚缺乏成熟的理论和实验验证.本文从室内试验的资料出发,研究PS对潮湿地区土遗址非饱和土的增强效应.本次研究土样取自位于潮湿环境中的浙江杭州良渚土遗址(3000 B C.),在实验室内对高含水量(13%～25%)的重塑土样进行了PS渗透加固.通过研究对比加固前后重塑土样的固结特性和抗剪强度,发现PS对潮湿地区遗址土也有一定的加固效果.加固效果随初始饱和度的不同而不同,但初始含水量达25%的土在PS作用下仍可能得到增强.经PS渗透的土样不仅提高了初始固结性能和抗剪强度,而且加固土样而且呈现出一定的弹脆性特征,呈现出塑脆性转化,表明PS渗透可能产生对土初始结构的稳固作用.这一探索研究将为扩大PS在土遗址加固保护工程的应用提供一定的理论支持.     

酸雨作用下碳酸盐岩类文物的溶蚀过程与机理

通过模拟硫酸型酸雨加速侵蚀石灰岩的室内试验,监测了试验过程中试样的质量变化、Ca~(2+)释放量、酸雨pH值变化、计算了H~+消耗速率及试样的表面硬度变化率,对试样的微观结构进行了观察和测量,对比分析了酸雨的淋蚀作用和浸泡作用,根据试验结果讨论了酸雨溶蚀石灰岩的机理,并分析了孔隙特征对石灰岩溶蚀过程的影响。试验结果表明:酸雨的淋蚀作用会溶解石灰岩中的碳酸盐并剥离岩石表面,造成新鲜岩石继续与酸雨作用,加速了石灰岩的质量损失和Ca~(2+)的释放,同时试样的表面硬度和表层微观结构发生相应的改变,但是,溶蚀产物会部分填充石灰岩内的微孔隙和微裂隙,可以有效减缓小尺寸孔隙(0.01μm)的破坏;孔隙特征对酸雨侵蚀石灰岩的过程有重要影响,孔隙率越高,酸雨越容易进入岩石内部并造成破坏;孔隙率一定的情况下,孔隙尺寸越大,酸雨作用的时间和程度会越充分,对石灰岩的破坏也越严重;在相同的试验条件下,试验选取的3种石灰岩中南响堂山石窟石灰岩的抗酸雨侵蚀能力最弱。     

砂岩石窟顶板微小型锚杆倒置锚固方法与性能研究

石窟顶板浅层岩体剥落病害频繁发育,降低石窟结构稳定,影响石窟窟顶文化信息保存,采用扰动小、隐蔽性高的微小型锚杆垂直锚固技术,能够有效约束岩体变形、控制病害发育。本次试验选用直径8,10,12mm的玻璃纤维锚杆(GFRP)和玄武岩纤维锚杆(BFRP),根据前阶段的研究成果确定最优孔径比,将锚杆倒置植入砂岩顶板,在杆体–浆体界面小间距布设应变测点,采用循环加载模式开展现场拉拔试验。研究发现,小直径的GFRP和BFRP锚杆倒置锚固系统具有弹塑性阶段的界面协调缓变形能力,直径10 mm的锚固系统对最优孔径比匹配性最好,倒置多级注浆方式施工工艺简易,性能较好。对比前期试验结果可知,相同锚固参数的崖体水平锚固系统与顶板倒置锚固系统的极限荷载比值为1.90倍,相应的位移比值为3.27倍,应变值域比值为3.26倍,2种锚固系统性能差异与锚杆植入岩体方位和注浆质量差异等相关,相关研究成果可为微小型锚杆倒置锚固措施在砂岩平顶窟顶板的工程应用提供支撑。     

龙游石窟砂岩在不同含水状态下的弹性波速与力学性能

 为研究水环境变化对龙游石窟风化破坏的影响,进行不同含水状态下砂岩的力学性能和弹性波测试,分析在不同含水条件下砂岩的应力–应变曲线、峰值强度和弹性模量的变化规律。分析结果表明：含水率对岩石的应力–应变曲线、峰值强度和弹性模量等力学性质有显著影响,随着含水率的增加,应变软化特性弱化,峰值强度和弹性模量呈指数减少。弹性波速的测试结果表明,单轴抗压强度与波速具有线性关系;含水率为1.5％时,弹性波速出现反常,降低到一个很低的值,主要原因是砂岩中含有较多膨胀性的黏土矿物;各向异性受含水率的影响并不明显;干燥、稳定的环境有利于洞室的保护。     

经PS加固土遗址水饱和强度及加固效果的环境影响研究

 以新疆交河故城遗址土做试样,首先用不同浓度的PS加固,经过一段时间干燥后得到不同初始含水率的试样,然后进行渗透系数测试,之后再进行不固结不排水试验,测量试样的抗剪强度。同时,进行PS加固试样的水稳定变化测试(即水中崩解试验),耐风蚀的风洞模拟试验,冻融破坏对加固强度的影响、温差破坏对力学强度影响及干湿破坏对力学强度影响等试验,研究古丝绸之路特殊环境因素对PS加固土遗址保护效果的影响。结果显示,PS加固对土的饱和渗透系数影响很小,而被3%和7%PS加固后的试样峰值抗剪强度比加固前的分别提高了90%和360%,残余抗剪强度也分别提高了50%和250%。结果说明,PS加固后土遗址仍具有很好的渗透性,但被雨水渗透饱和后,仍具有很明显的加固强度。这就证明PS适用于丝绸之路干旱区古代土遗址的加固保护。