岩土加固技术加固保护土遗址研究

本文从土遗址表面剥蚀加固保护,土遗址裂隙、坍塌的裂隙灌浆、锚固加固及夯筑、培筑和建筑砌体的基础加固保护三方面探讨岩土加固技术在土遗址加固保护中的应用,并就加固处理土遗址过程提出两个要注意的技术要点,以供参考。     

PS材料加固遗址土试验研究

以PS材料加固的古遗址土为研究对象,选用具有代表性的古长城遗址土和故城遗址土两大类,对其原状样和重塑样进行PS材料加固,进行抗压、抗拉、雨蚀、风蚀试验及雨蚀、风蚀组合等试验,研究其力学强度特征及耐久性能。试验结果表明:经PS材料加固后,遗址土体的力学性能和抗雨蚀、抗风蚀能力明显提高;古长城土经PS加固后,其抗压强度可提高至1.5倍,且以PS浓度为5%、加固3次效果最佳,内聚力和内摩擦角明显提高,渗透性能小幅度降低;随老化时间增长,强度未降低,至少能承受8次冻融循环;PS加固故城土后,土体强度可提高1.2～1.8倍,抗风蚀能力提高6～24倍,抗雨蚀和风蚀综合能力提高6～13倍。PS材料具有良好的加固效果,为广泛地应用于土遗址保护加固工程中提供了理论依据。     

一种新型土遗址加固材料的制备及加固效果评价

通过合成一种丙烯酸-有机硅-环氧树脂体系的土遗址加固材料,将其应用于成都金沙土遗址土样的加固试验.通过对加固前后土样的重量、颜色、透气性、耐溶剂性、抗水解性和耐盐安定性等主要性能的分析,评价了加固效果.结果表明,所合成的加固材料对土样具有良好的加固效果.在不影响土样颜色和透气性的前提下,其耐溶剂性、抗水解性和安定性有明显改善.加固后土样在盐酸和氯化钠溶液中长期浸泡半个月无任何开裂,而且能够经历10个抗水解性循环和5个抗硫酸钠溶液循环而不会开裂崩塌.     

晋阳古城遗址加固材料筛选及配比试验研究

对当前土遗址加固材料进行调研和分析基础上,提出了遗址土中加入石灰和水性丙烯酸酯乳液的加固材料方案;并对加固前后土体的强度特性、耐水性能、收缩特性等进行了试验研究。研究结果显示,石灰和水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液混合加固材料对土遗址保护加固具有良好效果;并提出了加固材料的最优配比。     

土遗址加固材料比选及试验研究

土遗址加固保护加固材料众多,不同材料各有利弊,为寻求理想的加固材料,加快保护进程,首先对当前常用加固材料水玻璃、丙烯酸树脂和有机硅树脂等从物性特征上分析其加固特点,得出有机硅改性的丙烯酸树脂乳液(硅丙乳液)性能较优良.以榆林明长城土遗址为例评定其加固效果,进行了无侧限抗压强度、耐水和耐盐腐蚀试验等,结果表明硅丙乳液加固土遗址效果良好,可为实地加固保护提供有力参考.     

PS材料加固西北干旱区土遗址试验研究

土遗址是大遗址中最难保护的一类,而防风化加固是其中的难点,也是目前国际上普遍关注和攻关的课题,PS材料用于西北干旱区土遗址的防风化加固已获得了初步的成功.室内单轴抗压强度、抗剪强度研究发现,强度提高幅度满足要求,材料具有可重复使用性;通过对PS材料加固土遗址的微观结构特征进行研究,加固后X衍射图谱中部分矿物衍射强度降低和密集低矮的非晶体物相峰群的出现,定性说明,非晶质物相的生成加强了矿物间胶结作用;加固前后的红外谱图基本吻合,没有新晶质物相出现,仅是化学健间结合力略有提高;SEM图像显示骨架颗粒胶结状态由点状接触向胶结接触转变.研究表明PS材料与土作用后加强了土骨架颗粒的连结强度,而土的结构基本保持不变,宏观上改善了遗址土的水稳定性,增强了工程力学性能,满足文物保护的特殊要求.图10,表2,参13.     

烧料礓石拌合遗址土浆液结石体室内试验研究

为研究烧料礓石作为土遗址灌浆材料的可行性,以烧料礓石为灌浆基料,夏官营遗址土为拌合料,对烧料礓石浆液结石体试样进行物理性质、水理性质等室内试验。研究结果表明:拌合烧料礓石后,结石体粉粒增加、黏粒减少,砂粒变化不大;与拌合石英砂结石体相比,烧料礓石浆液结石体结构更致密,失水速度更慢;结石体具有很小的收缩率,其界限含水率有所增加,提高了土体的可塑性;结石体渗透系数小,耐崩解性能较强;烧料礓石内部组分与土粒、水分产生反应,使结石体的物理、水理性质发生了一定改变;结石体结构稳定、整体性好,且耐雨蚀能力强,是一种合适的土遗址灌浆材料。试验结果为烧料礓石应用于土遗址保护加固工程提供依据,施工时可根据裂隙灌浆需要优选使用。     

新郑门遗址土剪切及拉伸试验研究

土力学性能研究十分注重土体的抗压抗剪性能,而对土体的抗拉性能研究较少.遗址土作为一种人工处理的特殊土,其力学性能尤其是抗拉性能相对较高,独特的力学性能是土遗址保存至今的重要原因之一,也是土遗址研究的重点.本文对遗址土的基本物理性质进行了测定;对干湿循环后的试样进行了低应力条件下直接剪切试验,研究了干湿循环对遗址土力学性质的影响;采用改装后的单轴拉伸试验仪器及三轴拉伸仪,测试了遗址土的抗拉性能.论文的研究结果为新郑门遗址稳定评价提供了试验依据和理论基础.论文的研究方法也为抗拉性能较高的非饱和土的力学性能研究提供了借鉴.     

烧料礓石-遗址土注浆浆液工作性能

为揭示烧料礓石-遗址土裂隙注浆浆液的工作性能,分析不同水固比、浆液配比、浆液组成(烧料礓石-粉磨遗址土(CGN-G)、烧料礓石-天然松散遗址土(CGN-N))对浆液流变性能、流动性以及泌水稳定性的影响.结果表明, CGN-G、CGN-N浆液的稠度系数随水固比、浆液配比的减小而增大,流动度、泌水率均与之相反;相比CGN-N浆液, CGN-G浆液的流变指数、流动度、泌水率平均降低3.28%、 7.50%、 83.62%,稠度系数平均增大3.28%;扫描电镜和颗粒分析试验揭示颗粒微观形貌、比表面积、颗粒堆积状态是影响烧料礓石-遗址土裂隙注浆浆液流变性能、流动性以及泌水稳定性的重要因素.证明CGN-G浆液具备更为均衡的工作性能,适宜作为土遗址裂隙注浆材料.     

面向材料老化的遗址土特性研究——以销阳城遗址为例

暴露在自然环境中的土遗址在降雨、风沙和温度变化的长期影响下，材料功能不断退化。以锁阳城遗址土为研究对象，测试遗址土物理、化学、热学和力学特性，为开展土遗址建筑材料老化机理研究提供基本参数。结果表明，不同方位城墙遗址土均为低液限黏土，矿物成分主要为石英、长石、云母、绿泥石、方解石和白云石，易溶盐主要为NaCl和CaSO₄。不同方位城墙土体颗粒及矿物组成造成物理力学性质差异。东城墙的可溶盐总量较大，矿物风化程度最大。西城墙土体的导热系数和热扩散系数最小，热劣化损伤程度最小。原生夯土比重塑试样的结构性更好，具有较高的抗压强度和抗剪强度。在土遗址夯筑砌补加固施工过程中，分层夯筑有利于提高结构稳定性。     

宛平城墙病害勘测及保护材料试验研究

采用红外成像仪、内窥镜等无损检测方法对宛平城墙进行现场勘测,确定宛平城墙的病害类型和规模。针对城墙出现的裂缝、缺损、空鼓病害,分别确定3种修复材料配方,对其流动性、收缩性、力学性能及耐久性能进行测试,从而筛选出与城墙原材料相匹配,适合宛平城墙修复的补缝材料、补缺材料和灌浆材料。试验结果显示,在28 d的养护条件下,碳纳米管改性的补缝石灰材料可满足修复要求,而人造水硬性石灰和天然水硬性石灰分别在灌浆和补缺修复中表现出较好的性能。     

含裂纹岩石试件注浆模拟测试系统研制及试验研究

针对当前注浆实验多使用相似模拟材料制备类岩石试样,导致注浆加固效果评价不准、机理探析困难等问题,设计研发一种含裂纹岩石试件注浆性能测试系统,该系统由三联同步注浆加压系统、岩石测试系统以及数据采集系统组成。首先,对同一岩性的多个岩石试件进行单轴压缩试验获得基准参数,并得到含裂纹岩石试件;然后,利用三联同步注浆加压系统进行注浆加固,并再次开展力学性能测试获得对比参数;通过对注浆前后岩石试件力学性能及破坏形态进行对比,获得围岩注浆加固效果。利用该系统对淮南谢桥煤矿某巷道岩石进行测试分析,结果表明:注浆岩石试样强度性能取决于岩石强度和浆体材料中的较小值,注浆试件强度约为原岩力学性质的70~85%。本试验系统能够进行岩石裂隙注浆试验并对揭示围岩注浆加固机理、指导现场注浆效果具有重要意义。     

套筒水平灌浆缺陷复灌前后对套筒钢筋受拉性能的影响

为检测灌浆套筒由于灌浆不密实对套筒钢筋的受力影响,设计制作了灌浆率为100％、80％、70％、60％的4组不同的套筒进行了拉伸受力试验来验证缺陷对受力的影响程度.结果表明:无缺陷灌浆套筒连接的屈服强度和抗拉强度均满足标准要求,和钢筋力学性质完全一致.对灌浆率为80％灌浆套筒连接的屈服强度能够满足标准要求,但时最大应力只相当于钢筋的屈服强度.对灌浆率为70％灌浆套筒连接未达到屈服强度就被拔出,最大强度仅为钢筋标准屈服强度的33％.对灌浆率为60％灌浆套筒钢筋加载初期就被拔出,最大强度仅为钢筋标准屈服强度的9％.采用高强无收缩灌浆料(GWL)和套筒高强灌浆料(TGL)进行复灌对比试验,采用GWL的套筒不能满足受力要求,其原因是流动性不能满足要求,采用TGL的套筒的力学性能满足规范要求,在工程检测中如发现灌浆缺陷,采用复灌方法是可以解决的,其中灌浆料的选择尤为重要.     

聚合物胶乳超细水泥灌缝材料的力学性能

针对水泥路面早期裂缝类病害出现频率不断升高,有机灌浆材料难以满足苛刻的裂缝界面条件及自然环境,研究开发了苯乙烯/丙烯酸脂类共聚物R161乳液改性U型超细水泥裂缝修补材料(RMFC),基于修补材料的工作性能研究,重点对其力学强度、裂缝粘结性能、收缩性及耐久性进行了全面的试验研究。结果表明:改性后的修补材料RMFC的抗折强度可提高50%以上;界面粘结强度较基准浆体提高了36%;抗渗、抗腐蚀及耐磨性均得到明显改善;其路用性能得到全面提升。     

高分子吸水树脂对无机结合料固化土工程性质的影响

针对传统无机结合料固化土普遍存在的耐久性及干缩性差的问题,在无机结合料加固淤泥质黏土的基础上添加高分子吸水树脂(SAP)材料,通过无侧限抗压强度试验、击实试验、干湿循环试验、干缩变形试验与XRD测试,分析了SAP材料对无机结合料固化土工程性质的影响及其作用机理。结果表明：掺入SAP材料不仅可以提高无机结合料固化土的无侧限抗压强度,还能显著改善无机结合料固化土的压实性、耐久性与干缩性能;SAP材料主要依靠填充作用改善无机结合料固化土的工程性质。     

全强风化砂页岩地层压密加固效果试验

全强风化砂页岩地层注浆加固工程中常常伴随着地层压密现象,压密加固后地层的物理力学性能得到显著提升。为了研究全强风化砂页岩地层的注浆压密效果,以压缩模量、粘聚力、内摩擦角、渗透系数作为表征地层物理力学性能的主要指标,通过开展室内试验,获得了不同注浆压力与含水率条件下地层力学性能的提升规律,建立了可定量化描述不同含水率条件下注浆压力与地层物理力学参数的关系模型。研究结果表明：通过提高注浆压力可显著提高全强风化砂页岩地层压缩模量,高注浆压力作用下,地层压缩模量最大增长近10倍。当注浆压力处于较低水平时,加固后地层粘聚力的提升受含水率和注浆压力影响明显。当注浆压力处于较高水平时,加固后不同含水率情况下地层土体粘聚力基本趋于一致,地层粘聚力的提升不再受含水率的影响。地层内摩擦角在注浆压密后的提升程度始终受自身含水率的影响。注浆压力的提升可进一步提高地层的抗渗能力。采用建立的注浆压力-地层物理力学参数关系模型对某工程实例进行计算分析,给出了满足地层加固要求的注浆压力设计值,注浆治理后开挖揭露浆脉清晰、地层稳定,所提出的模型可为全强风化砂页岩地层注浆治理参数设计提供参考。     

高地温地下工程支护混凝土研究现状及进展

在系统分析高温对混凝土水化硬化的影响机理以及高温对混凝土结构带来的温度应力、强度和耐久性问题的基础上,针对高地温地下支护混凝土的研究和应用,总结了高温对围岩与喷射混凝土黏结强度、力学性能的作用机制,随后分别对矿物掺合料、轻质骨料、纤维等外掺料在提高混凝土的隔热性以及增强、阻裂等方面进行了综述,结果表明:矿物掺合料可降低...     

矿物掺合料对水泥-水玻璃注浆材料性能的影响

为保证道路工程注浆材料具有良好的工作性、抗水分散性和较少的泌水率,采用粉煤灰和矿渣微粉为矿物掺合料、膨润土为浆体稳定剂以及水玻璃为促凝剂,研究了矿物掺和料种类及含量对水泥基-水玻璃双液注浆材料性能的影响规律.结果表明,适量的粉煤灰可以提高水泥基浆液的流动性,而且可以有效增加水泥基浆液的有效水胶比;矿渣微粉对水泥基浆液的...     

风化条件下高水材料强度劣化试验研究

近年来高水材料广泛用于煤矿巷旁充填、注浆加固和堵孔阻漏等工程领域,但易风化仍然是高水材料固有缺陷。为探究高水充填材料风化后的物理力学性质及风化机理,通过ETM力学试验系统对不同风化天数的高水材料进行研究。结果表明：高水材料风化主要是由于空气中的二氧化碳与钙矾石晶体发生反应,且随着风化天数的增加,自由水的流失与钙矾石晶体的逐渐解体会降低材料密实度,间接加速二氧化碳与钙矾石的反应,因此高水材料失水速率与劣化度随着风化天数增加而增大,且呈上升趋势;风化后的高水材料由表及里会形成风化层-过渡层-未风化层结构,风化层呈粉末状,受压即会破坏脱落,几乎不具备承载能力,但过渡层和未风化层仍然具备一定的承载能力;未风化的试件受压过程中会有水分溢出,风化后的试件无水分溢出。未风化的试件破坏形式属于劈裂破坏,风化后的试件破坏则都是在端部出现剪切破坏,剪切带周围会出现许多微裂隙。可见高水充填材料耐久性与其所处环境湿度密切相关。     

可降解聚酯酰胺纳米复合材料的制备与表征

聚酯酰胺具有良好的机械性能和降解性,利用无机纳米材料可以改善聚合物的机械性能。利用纳米材料的增强作用原位复合多壁碳纳米管,制备聚酯酰胺和碳纳米管复合材料,对其复合行为和性能进行研究。考察多壁碳纳米管在聚酯酰胺中的分散,测试复合材料的热性能、机械性能以及复合材料吸水和降解性能。结果表明：多壁碳纳米管可以在聚酯酰胺中均匀分散,复合材料拉伸强度和断裂伸长均增加,降解性保持。