砂岩石窟窟顶浅层剥落病害治理微型锚杆技术室内实验研究

摘要

中国石窟艺术在中国和世界文化艺术史上占有重要地位。石窟艺术是中华民族5000多年发展历史中创造的文化艺术成就之一，其内容和形式十分丰富，具有极高的艺术价值、历史价值和科学价值。据不完全统计我国现存石窟600多处，其分布遍及全国，其中砂岩石窟约占我国石窟总数的80%左右。在长达2000多年的漫长岁月中，由于自然营力和人类活动的影响，使得绝大多数石窟艺术遭受了不同程度的病害乃至破坏，其中窟顶危岩体塌落、片（块）状剥落病害是石窟岩体的主要病害形式之一。　　传统锚杆（索）技术在石窟窟顶大体量危岩体塌落病害方面，设计计算理论及应用已趋成熟。由于砂岩石窟窟顶剥落病害具有浅层裂隙发育、层浅、面广、体量小、文化信息量大的特点，传统锚杆技术大孔径、深层锚固的特点显然不适合窟顶浅层剥落病害的治理。本文提出一种针对砂岩石窟窟顶浅层剥落病害特征的微型锚杆技术，并通过室内模型实验对其相关参数进行研究。　　本文通过室内配合比实验确定制作出了与现场典型砂岩石窟具有相近组分和强度的室内模拟石窟岩体，其抗压强度为13.56 Mpa，密度为2.13 g/cm3。在环氧树脂浆液中添加不同含量硅烷偶联剂KH-560表面改性后的粉煤灰，确定两者之间合适配比，浆液固结体力学性能指标均得到大幅度提高；通过测试不同温度下浆液可操作时间、初凝时间和固化时间的变化发现温度对混合浆液固化反应速度影响显著，在灌浆工作中应采取合理措施。微型锚杆系列拉拔试验中发现，在锚固长度较短的锚杆（锚杆长度≤250mm）中，相同锚固条件下，钢质锚杆锚固力要大于木质锚杆；锚杆的极限拉拔力随锚杆直径和锚固长度增长而增加；合适的钻孔孔径应为锚杆直径+4mm；改变木质锚杆的表面形态有效提高了锚杆-灌浆体界面间的粘结作用，增强了锚固效果。

目录

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1.绪论

1.1石窟遗址概述

1.2石窟岩体病害类型及影响因素

1.3石窟病害治理加固研究

1.4石窟文物加固保护原则

1.5当前研究存在的问题

1.6本文的主要研究工作

2.室内模拟石窟岩体制作及测试

2.1我国典型砂岩石窟岩体物理力学性质统计

2.2室内模拟石窟岩体制作

2.3室内模拟石窟岩体相关性能

2.4本章小结

3.灌浆材料的制备及性能测试

3.1石窟加固工程对灌浆材料的要求及选取

3.2粉煤灰环氧树脂浆液的制备

3.3浆液材料性能测试

3.4本章小结

4.微型锚杆锚固力影响因素研究

4.1实验装置及方法

4.2锚杆的主要破坏形式

4.3锚杆直径对微型锚杆锚固力影响研究

4.4锚固长度对微型锚杆锚固力影响研究

4.5钻孔直径对微型锚杆锚固力影响研究

4.6锚杆表面形态对微型锚杆锚固力影响研究

4.7本章小结

5.总结与建议

5.1总结

5.2存在问题

致谢

参考文献