西北粉土遗址修复材料的改性试验及其力学特性模拟

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1、内部★2年分类号:TU410710-2015128001硕士学位论文西北粉土遗址修复材料的改性试验及其力学特性模拟马建平导师姓名职称石坚教授孔德泉讲师申请学位级别工学硕士学科专业名称岩土工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月4日学位授予单位长安大学ModificationTreatmentandMechanicalPropertiesSimulationofRepairMaterialsforSiltSitesinNorthwestChinaAThesisSubmittedfort

2、heDegreeofMasterCandidate:MaJianpingSupervisor:Prof.ShiJianPh.DKongDequanChang’anUniversity,Xi’an,China摘要中国是历史悠久的文明古国，拥有五千多年的历史文化，给我们留下了众多的文物古迹，这些历史遗迹具有重要的历史价值和社会意义。西北地区是我国古丝绸之路的起点，文物古迹分布广泛，其中有不少著名的土遗址。土遗址是众多文物古迹较为特殊的一种，其主要载体是“土”这种材料，例如汉长安城和统万城等。大多数的土遗址的占

3、地范围广，属于大遗址的范畴，受环境的影响非常明显。我国现存土遗址的保护情况较不容乐观，很多遗址受损严重，亟待修复。因此尽快深入开展土遗址的保护修复研究是必要和迫切的。有鉴于此，本文以陕北典型粉土遗址为研究对象，基于“就地取材，以土修土”的研究思路，以土体改性为主要研究手段，以期探寻出适宜于粉土遗址修复保护的新方法，并对其可行性进行了试验验证。考虑到土遗址作为文物，不宜开展过多的试验。因此本文在试验的基础上，还对遗址土及其仿制土的力学特性进行了模拟，并将模拟结果和实测数据进行了对比分析。与传统的化学和物理修

4、复加固法有所区别，本文选用土遗址附近的土作为主要修复材料，分析筛选环保型材料分别掺入土中进行单掺改性试验，根据试验结果选择效果较好的材料开展混掺改性试验，最终以优选掺入材料和配比来仿制原遗址土。测试改性仿制土样的工程性质并与原遗址进行对比分析，以检验试验结果的可行性。在此基础上，建立了基于UH理论的本构模型，对改性仿制土样和原遗址土样的应力应变关系进行了模型验证。改性试验的结果表明：对于修复材料的单掺试验，采用6%的水硬性石灰或8%的木质素的改良土样，各项工程性质指标与原遗址土样相近或稍优，考虑经济可行性

5、，这两种材料的单掺土样可应用于土遗址的局部修复保护；对于修复材料的混掺试验，采用0.25%的聚丙烯纤维对2:8灰土进行改性或5%的淀粉醚对1:9灰土进行改性所得到的改良土样，各项工程性质指标与原遗址土样相近或稍优，由于石灰是传统的土的改性材料，价格优势明显，因此这两种混掺改性方案可应用于土遗址的大规模修复保护。以先期固结压力的等效值和UH模型为基础，对于土遗址及其改性修复材料的力学特性进行了模拟，模型计算曲线和试验数据较为相符，这为土遗址的有限元计算提供了模型基础。本文针对土遗址的修复保护进行了一系列的试

6、验和理论工作，研究成果将会为土遗址的修复保护提供理论依据和试验支持，具有重要的应用价值和现实意义。关键词：土遗址，室内试验，物理力学指标，土的改性本构模型iAbstractChinaisagreatcountrywithanancientcivilization.Ithasahistoryandcultureofmorethan5,000yearsandremainsnumeroushistoricrelics.Historicalrelicshaveimportanthistoricalvalueand

7、socialsignificance.ThenorthwestregionisthestartingpointoftheancientsilkroadinChina,andhistoricalrelicsarewidelydistributed,amongwhichtherearemanyfamoussoilsites.Thesoilsiteisaspecialkindofculturalrelics,anditsmaincarrierissoilsuchasChang'anCityduringtheHa

8、nDynastyandTongwancity.Mostofthesitesoftheearthcoverawidearea,belongingtothecategoryoflargesites,andtheenvironmentalimpactisquiteobvious.ProtectionofexistingsoilsitesinChinaisnotoptimistic,andmanyrelicsarebadlydamag