圆明园舍卫城遗址夯土崩解试验研究及保护建议

夯土的工程特性与夯土的抗风化能力息息相关,尤其夯土的矿物构成、颗粒密度和耐崩解性能决定了夯土城墙的稳定性与抗风化能力。本文首先对圆明园舍卫城遗址夯土的矿物成分进行了分析,然后根据土工试验方法等国家标准,对舍卫城夯土含水率、块体密度、开孔孔隙率、颗粒密度、总孔隙率、颗粒粒径进行了测试实验,并并开展了夯土耐崩解性实验。研究结果表明,舍卫城夯土主要由石英、方解石、斜长石、微斜长石、绿泥石,云母等构成。夯土本身富含粘土矿物及夯土颗粒分布级配不良是夯土城墙破坏的重要内因,水是舍卫城夯土城墙破坏的重要外因,而水的来源主要有储存的地下水及毛细作用,以及明显降雨,至夯土墙体饱和,使土体内部产生不均匀应力,导致土体沿着孔隙、裂隙方向崩解。在此研究基础上给予相应的保护建议。     

混合输入五杆机构构型的分析

利用开链机构的工作空间位置关系、四杆机构的可装配条件和Grashof准则,分析四杆机构的所有构型。基于四杆机构构型,分析满足混合输入要求的所有五杆机构构型。将混合输入五杆机构分为3种类型：无条件三曲柄、无条件两曲柄和无条件单曲柄类型。根据四杆机构的可装配条件,推导出五杆机构不会出现奇异位置的条件,即两连杆不共线的条件。利用此条件,进一步得到满足混合输入要求且不出现奇异位置的五杆机械的3种类型,这3种类型为混合输入五杆机构尺度综合提供了重要的尺寸约束条件。     

混合输入五杆机构的奇异性分析

混合输入五杆机构是最简单的并联机器人,利用混合输入五杆机构的Jacobian矩阵,推导出奇异性条件。将奇异性分为两种类型,即Jacobian矩阵行列式为0和∞,并分析它们的特性。根据四杆机构的可装配条件,分析得到不出现两种奇异位形的条件。利用此条件及混合输入五杆机构的分类,分析无条件三曲柄、两曲柄类型的奇异性并给出设计算例验证理论分析的正确性。     

圆明园舍卫城城墙夯土工艺的科学分析

圆明园位于北京西郊，是一组清代的大型皇家园林，蕴涵丰富的历史、文化、宗教和考古价值，自英法联军火烧圆明园，此后又经历数次劫难，风化破坏十分严重，严重影响遗址的保存与展示。通过舍卫城遗址现场勘查，其城墙夯土遗址共分为14层，形制与普通夯土存在明显的不同，具有典型清代官式建筑土作的做法，目前关于清代官式建筑营造记载的文献主要集中在《工程做法则例》中，但关于“灰”与“土”的内涵缺乏科学认识与解读，为了舍卫城保护修复过程中修补材料的准确应用，舍卫城遗址夯土工艺就十分必要。因此针对这一关键问题，本文采用X射线衍射分析、激光粒度分析及密度与孔隙率分析等手段，对圆明园舍卫城城墙的夯土进行了较为全面的理化检测和工艺性能研究。结果表明，舍卫城城墙主要由石灰和土组成，且没有人为添加细砂，灰土比最接近二八灰土，与古文献《工程做法则例》中的十六把小夯灰土相吻合。同时，通过多种科学数据对比，可进一步推测在夯筑灰土过程中，下层夯土使用了更多的灰土量。多层次的夯土制作工艺，展示了清代宫廷工匠对夯土技术的工艺认识和制作方法。对舍卫城城墙土作工艺进行复原，相关结果为研究圆明园的建筑特点，夯土城墙的文物保护和科学修复等内容，提供了重要科学支持和有益借鉴。