夯築土遺址木錨桿群錨效應研究

《夯築土遺址木錨桿群錨效應研究》是依託蘭州大學，由張景科擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：夯築土遺址木錨桿群錨效應研究
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：張景科
• 項目類別：面上項目

項目摘要

木錨桿錨固技術在遵循文物保護理念的前提下，有效防止遺址的變形破壞，在夯築土遺址加固中扮演著重要的角色。現有的單錨系統研究成果，無法反映夯築土遺址木錨桿群錨狀態下的受力機制，平均單根錨固力及經驗性錨固設計方法，存在“過度加固或不足加固”的潛在威脅，嚴重製約夯築土遺址錨固設計的科學化。本項目採用野外調查、室內物理模擬試驗、現場原位試驗、理論分析與數值分析等手段，開展夯築土遺址木錨桿群錨效應研究，闡明夯築土遺址加筋建造的歷史演化進程和時代特徵，揭示夯築土遺址中雙錨、三錨及四錨等不同群錨狀態下的受力機制及影響因子，構建夯築土遺址木錨桿群錨效應理論公式和數值模擬方法，並開展影響因子分析，最終提出考慮群錨效應作用下夯築土遺址錨固設計方法。研究成果為夯築土遺址木錨桿錨固設計的科學化提供基礎理論支撐，也豐富了木錨桿作為夯築土遺址傳統建造材料的內涵。

結題摘要

土遺址是重要不可移動的文化遺產之一，尤其在中國古絲綢之路的乾旱半乾旱自然環境下。保護好、傳承好、利用好這些文化遺產，對於繼承和發揚中華民族優秀傳統文化具有重大意義。土遺址群錨效應研究對錨固技術規範化設計具有重要的科學意義。研究項目首先開展了錨固材料的基本性能試驗，測試了白蠟桿在各種狀態下的物理和力學性質，從微觀角度解釋白蠟桿高強度和高韌性機制。在燒料礓石改性漿液的配比最佳化試驗中，對所有的漿液結石體進行室外土體掩埋養護，持續監測180天的物理力學性質，通過SEM觀察漿液的固化過程。其次，進行群錨拉拔試驗的探索研究，包括嘗試不同周期及尺寸的模型，並利用Flac3D數值軟體對錨固系統進行模擬計算。在多次嘗試與探索的基礎上，開展了木錨桿群錨拉拔的正交設計試驗，探索夯築土在雙錨、三錨和四錨下的不同錨數、間距和錨固深度條件下的群錨效應。得到包括群錨荷載-位移曲線、群錨失效模式、各基體的破壞特徵和各單錨界面剪應力分布與傳遞特徵等。再次，為獲得土遺址錨固的長期效果，修建大比例尺的試驗牆體。模擬牆的建立實現了傳統工藝下的建造模式，研發出適用於牆體的群錨拉拔裝置。成果將與室內模型試驗相互驗證，並進行錨固效果的長期評價。最後，建立基於層狀夯土體、桿體、間距、邊距、錨固深度及夯土性質等因子下的群錨數值模擬方法，為夯築土遺址木錨固設計奠定理論基礎。研究成果優選出為燒料礓石與石英砂質量比1:1的錨固漿液。解決了多跟錨桿整體拉拔的問題，得到群錨作用下的完整荷載-位移關係，提出群錨系統的破壞模式。邊距效應對群錨抗拔力的影響要大於間距效應。而間距效應對剩餘有效錨桿的影響更加明顯，影響程度高於錨桿質量的差異。正交試驗方案比選出錨固深度、錨固間距、錨固數量的影響程度，得到錨桿的最優布置方案。本課題研究中拉拔設計與方案為錨固效果檢測提供新的思路，為土遺址錨固的規範化和科學化提供科技支撐，最終服務於土遺址的保護加固工程。