西北干旱区夯土遗址失稳机理与加固技术研究

摘要

土遗址是古代人类活动留下的以土为主要建筑材料的历史遗迹，以我国西北干旱区地面遗存较为集中，尤以夯土遗址为常见。在长期自然环境和外力作用下，夯土因受拉而开裂、受剪而滑裂，裂缝延伸渐至贯穿，常见呈崩塌、倾覆等失稳破坏形式。论文对高昌故城大量夯土遗址结构病害进行了统计、分析，认为因受拉、受剪机理，可将干旱区夯土遗址分为掏蚀性崩塌、开裂性崩塌、混合性崩塌、墙体倾覆、券洞塌落五种破坏形式，并对其影响因素、失稳灾变机理进行了研究。以控制拉、剪应力为目的，讨论了失稳加固的办法。 论文通过现场调查，结合失稳机理，提出了常见的失稳形态，通过数值模拟对其机理和保护方法进行了探讨。论文的主要内容如下： （1）受自重及外力作用，土遗址破坏多受控于拉应力、剪应力，其失稳形态表现为掏蚀性崩塌、开裂性崩塌、混合性崩塌、墙体倾覆、券洞塌落五类。 （2）以高昌故城大型遗址群为样本，对每种失稳现象的各失稳遗址点的位置和尺寸进行了详细统计，得出了尺寸变化的范围。 （3）针对不同的失稳现象，采用数值模拟的方法研究了掏蚀深度、裂缝长度、裂缝位置、墙体厚度、墙体高度等因素对失稳机理的影响。 （4）结合各尺寸对失稳机理的影响，给出了各失稳类型中墙体侧边拉裂、顶部拉裂、裂缝底端拉裂、悬空区剪切等各种机理下失稳的条件以及参考尺寸。 （5）对不同破坏机理下的失稳类别，通过控制最大拉应力、提高抗剪强度、改善边界条件等手段，针对相应的破坏机理对土遗址进行了加固，对比加固效果。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 西北干旱区夯土遗址失稳类别讨论

2.1 土遗址病害分类方法

2.2 本文的分类方法

2.3 高昌故城遗址失稳分类

2.4 失稳成因分析

3 失稳机理分析

3.1 计算模型

3.2 影响因素分析

3.3 掏蚀性崩塌机理分析

3.4 开裂性崩塌机理分析

3.5 混合性崩塌机理分析

3.6 墙体倾覆机理分析

3.7 券洞塌落机理分析

3.8 本章小结

4 结构稳定性加固机理研究

4.1 土遗址加固技术简介

4.2 破坏机理与加固方法

4.3 加固机理分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录高昌故城遗址失稳调查