《夯築土遺址竹木錨固系統界面力學傳遞機理研究》是依託蘭州大學，由張景科擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：夯築土遺址竹木錨固系統界面力學傳遞機理研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：張景科
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
竹木錨固技術在夯築土遺址加固中扮演著重要角色，然而相應的錨固系統傳力機理研究還未開展，成為新型錨固技術研發的瓶頸，嚴重製約土遺址保護學科的形成與發展。本項目以在夯築土遺址加固中套用最為普遍和成熟的竹木錨桿錨固系統為研究對象，對兩種錨固系統的力學傳遞機理進行基礎性研究。具體內容包括：室內和現場拉拔測試分析受拉狀態下錨固系統中各界面的力學傳遞規律與特徵；構建夯築土遺址錨固系統力學傳遞模型，給出其方程表達式；篩選、最佳化並確立科學合適的錨固系統數值模擬分析方法。本項目旨在揭示夯築土遺址錨固系統中的力學傳遞機理，為錨固設計與計算、工藝最佳化、桿體創新等奠定理論基礎，同時開拓土遺址錨固技術基礎理論研究和科學化運用的新局面。
結題摘要
夯築土遺址是土遺址中數量最多的類型，主要分布於我國西北乾旱半乾旱區。夯築土遺址力學穩定性控制對於其價值的保存與傳播具有重要意義。基於傳統材料與工藝科學化視角，竹木錨固技術在夯築土遺址力學穩定性控制中扮演重要的角色，相應的錨固性能和機理基礎性研究對於推動夯築土遺址保護加固的科學化具有重要意義。 基於夯築土遺址加固中廣泛套用的竹木錨固技術，研發了土遺址室內錨固試驗系統，融合了夯築材料與工藝、成孔與注漿、拉拔測試系統、應變監測系統等系統，開展了竹/木錨桿基於PS-F、PS-(C+F)、燒料礓石-石英砂、燒料礓石-粉煤灰、燒料礓石-石英砂-粉煤灰等五種優選漿液的錨固性能和桿體-漿體界面應力分布特徵；同時，選擇甘肅武威市古浪縣圓墩長城作為試驗現場，開展了以上錨固系統的原位錨固測試。對試驗用竹/木桿材、夯土的物理力學性能開展了室內試驗，對五種漿液的齡期物理力學特徵及漿體的耐久性開展了室內試驗，系統查明了試驗用材料的物理力學特性。基於室內與原位錨固試驗的成果分析，摸索建立夯築土遺址竹木錨固系統的力學模型和界面本構關係，並嘗試給出相應的模型方程式；開展錨固系統的數值模擬分析，確立合理的數值模擬方法，最終開展影響因子分析，為夯築土遺址竹木錨固設計奠定理論基礎。研究表明：（1）竹/木錨桿基於以上五種優選漿液在夯築土遺址中均可獲得良好的錨固性能；可以滿足夯築土遺址錨固的需求。其中，相同漿液下，木錨桿錨固性能優於竹錨桿；相同桿體下，基於燒料礓石漿液的錨固系統性能優於基於PS漿液的錨固系統；（2）從套用的角度，錨固系統失效於桿體-漿體界面，從而實現桿體在夯築土遺址中與傳統建造時期的加筋功能相同，達到良好的兼容性；（3）在拉拔荷載作用下，桿體-漿體界面應力分布不均勻，出現單峰值或多峰值現象；隨著荷載的增加，峰值向錨固末端轉移；在錨固段的中後部出現軸向壓應變現象。（4）受到桿體天然取材而變異性較大的特徵，目前確立的夯築土遺址竹木錨固系統的力學模型和本構關係具有個體性，暫難以形成概化統一的模型；（5）確實的數值模擬方法雖然與實際試驗結果具有一定的差距，但在定性規律性上是一致的。本課題研究成果從工程力學的角度證明了夯築土遺址中竹木桿體錨固的兼容性和科學性，揭示了五種漿體的耐久性，為錨固系統的長期工作性能評價奠定基礎。此外，研究成果為夯築土遺址加固中竹木錨固系統的設計規範化提供理論支撐。
