敦煌莫高窟玉门组砂砾岩风化特征研究

风化是引起莫高窟围岩（砂砾岩）破坏的一种重要病害,严重影响莫高窟的长期保存。为研究莫高窟玉门组砂砾岩的风化特征,选取莫高窟南侧一处崖体为试验点,采用逐层剥离的方法,分别在距崖体侧表面0cm、3cm、5cm、8cm及10cm深度处进行现场声波测试、回弹测试并取样进行X-射线衍射试验和易溶盐试验。试验结果表明:莫高窟围岩在风化作用下强度降低,现场声波测试和回弹测试结果均随着开挖深度的增加而不断升高;砂砾岩胶结物的主要矿物为石英、方解石、长石、白云石、石膏等,主要黏土矿物是绿泥石;其可溶盐主要包括Na₂SO₄、NaCl、CaSO₄等。同时结合气象数据及试验结果,分析了影响岩体风化的主要因素,初步讨论了岩体的风化机理,包括:（1）温度应力引起岩体结构破坏和裂隙发育;（2）胶结物中的主要矿物方解石易于发生水化作用,转化成易溶的Ca（HCO₃）₂,发生迁移,破坏岩体的胶结结构;（3）盐风化也是岩体风化的一个重要方式,Na₂SO₄、CaSO₄等可溶盐在水汽作用下发生溶解、结晶及水合作用,体积膨胀,对孔隙壁产生较大压力,致使岩体颗粒之间联结减弱,结构破坏,裂隙发育。     

高分子材料SH固沙性能与微结构相关性研究

SH作为一种环保型、节约型有机高分子固化材料,用于沙漠治理具有广阔的应用前景。采用不同浓度SH、不同加固方式对沙体进行加固,加固后沙体微结构会发生变化,其物理力学性能也会出现显著变化。通过图形处理软件对固化后沙体的SEM图像进行计算分析;利用多元逐步回归分析方法对其性能参数与微结构参数之间的相关性进行计算,并对其相关性进行分析评价。计算结果表明,二者之间存在着良好的相关关系,各向异性、等效直径、扁圆度、充填比和面积比是对固化沙土力学性质影响较为显著的5个微结构参数。从微观角度证明了SH是一种较为理想的高分子固沙材料。     

敦煌莫高窟北区崖体沿纵深方向风化特征研究

日益严重的风化侵蚀,严重影响了莫高窟围岩的稳定性和壁画的赋存环境,成为威胁洞窟文物安全的严重隐患。为研究莫高窟北区崖体沿纵深方向的风化特征,选取莫高窟北区北侧一处崖体为试验点,采用逐层剖切的方法,沿水平方向由外向里依次取样编号。通过室内颗分试验、现场声波测试、可溶盐测试及X射线衍射测试,分析其变化规律。试验结果表明:地层颗粒组成的差异将影响崖体的抗风化能力;声波波速呈现震荡性的变化趋势;在水平深度0.7 m范围内钠长石含量相对减少,石英含量相对增加;崖体在水平深度0.4~1.0 m范围内可溶盐含量呈现递减特征;可溶盐是影响北区崖体风化的重要因素之一。综合分析各测试结果,认为1号、2号和3号探洞风化厚度分别为1.0 m、0.6 m和0.4 m。崖体风化呈现空间差异性,顶部风化最为严重,底部风化最弱。     

土遗址加固中GFRP锚杆锚固性能现场试验研究

为揭示GFRP锚杆在土遗址加固中的性能,进而克服现有竹、木、复合锚杆锚固的局限性,拓展该新型材料在古遗址加固中的应用,选择直径22mm和25mm的GFRP锚杆开展了现场锚固测试试验。通过单级和循环两种加载模式,获取了两种杆体的破坏模式与极限锚固力; 在杆体砂浆界面布设应变片,获取了受荷过程中界面监测点剪应变的变化特征与分布规律。结果表明:两种锚固系统均失效于砂浆土体界面,22mm GFRP杆体极限锚固力50kN,而25mm GFRP杆体超过120kN; 从加载端到末端监测界面剪应变呈衰减分布,在较大荷载下由于加载方向与杆体轴向微弱偏离导致局部出现受压现象,试验过程中监测界面未出现脱黏现象。研究表明GFRP锚杆可以部分替代复合锚杆,在土遗址载体加固中具有良好的应用前景。     

SH材料加固夯筑遗址土耐久性试验及机理研究

以添加SH材料加固的明长城古浪段夯筑遗址土为研究对象,对其重塑样进行紫外老化试验、冻融循环试验及耐盐、耐碱试验,研究其力学强度特征及耐久性能,并采用扫描电镜（SEM）、EDS能谱分析以及粒度分析研究SH材料加固夯筑遗址土的机理。试验结果表明,经紫外老化的SH固化后试样的无侧限抗压强度随老化时间增长呈先增后降,SH含量高的试样强度呈一直增长的趋势;随着冻融循环次数的增加,试样的无侧限抗压强度逐渐降低,质量损失率逐渐增加,其中SH固含量为0.8%的试样表现出极好的耐冻性能;相比素土,加固后的试样耐盐、耐碱性能明显有所提高。由机理分析得出,SH材料主要通过团聚、氢键、架桥和包裹等作用使土颗粒排列紧密、增强连接性,提高了遗址土的各种性能;SH材料加固夯筑遗址土具有良好的耐久性能。     

庆阳北石窟寺濒危岩体变形特征分析

危岩体发育会对石窟寺的稳定和游客安全造成威胁,利用变形监测分析石窟濒危岩体变形特征对岩体稳定性评估起重要作用。文章以甘肃庆阳北石窟寺为例,采用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)变形监测、测缝计和非接触式裂隙监测等技术,从北石窟寺分布区域地质体、石窟赋存崖体和洞窟关键块体三个尺度研究濒危岩体的变形特征。监测周期内,区域地质体上部位移呈突发性变化,连续降雨后产生5.2 mm的沉降,中部基岩出露部位位移遵循先缓慢增长后逐渐恢复的变化规律,变形量维持在±1 mm以内。崖体内构造裂隙底部变形量呈波动式上升,于次年1—2月达到全年最高值,且随着温度降低,裂隙中部变形速率大于底部。32窟内浅表性裂隙变形量在0 mm附近±2 mm范围内持续波动,无进一步扩张或闭合趋势。区域地质体变形与降雨有高度相关性,崖体变形与温度呈强烈负相关,洞窟关键块体变形也易受温湿度和人为扰动影响。目前三个尺度的岩体变形量均在小范围内变化,相互之间影响较小,无协同性。对濒危岩体变形特征的分析可为北石窟寺稳定性评估和预测分析工作提供数据参考。     

夹? 22 mm钢筋体复合锚杆原位锚固特性分析

加钢筋体复合锚杆在土遗址载体锚固得到了较为成功的应用,但研究该类型锚杆机制刚刚起步。选择交河故城开展了夹? 22 mm钢筋复合体锚杆现场锚固测试,包括锚固性能测试和锚杆各界面层应变监测。锚固性能试验表明,3 m长复合锚杆极限锚固力可达190 kN,而且杆体表现出较强塑性变形。锚杆各界面层应变监测结果表明,钢筋-复合材料界面层轴向应变远大于其他界面层,锚固失效在该层;由于杆体的非均直性,楠竹-复合材料界面表现出轴向应变的非规律性,局部出现受压状态;楠竹-浆体界面剪应变与荷载变化一致,在较高荷载下出现剪应变向锚固末端的传递特征;鉴于杆体的多圈层构造,受力过程中出现明显的横向传递和剪胀特征。其研究成果可为复合锚杆的优化与工艺完善奠定基础。     

新疆康家石门子岩画病害调查及保护措施

位于新疆昌吉州呼图壁县的天山腹地的康家石门子岩画是一幅世界罕见的生殖崇拜岩画,绘在新近纪粉砂岩壁上,位于单斜砂砾岩崖体最下方。经过对岩画区域及载体的全面病害调查与分析,发现整个崖体被冲蚀的非常严重,其中较大的危害为雨水冲刷和裂隙的存在。通过多道瞬态面波勘探方法进行岩画内部裂隙的探测,依据文物保护的基本要求和现有的保护手段,初步提出了对康家石门子岩画的保护与防治措施的对策。     

夯土介质中基于PS浆液的楠竹锚杆锚固特性

基于PS溶液的楠竹锚杆锚固系统在夯筑土遗址加固中得到了成功的应用,然而其锚固机理研究还未开展。运用室内物理模型试验,针对该锚固系统开展了拉拔测试与杆体-浆体界面应变监测,研究了该锚固系统的锚固性能与破坏模式、杆体-浆体界面剪应变分布与传递特征。试验结果表明基于PS-F浆液锚固系统和基于PS-（C+F）浆液锚固系统均为杆体-浆体界面失效模式,极限锚固力分别为10～15kN和8～16kN;锚固系统均具有较强的延性;在荷载进程中杆体-浆体界面的应变分布具有单峰值及双峰值特点,荷载增加时界面应力向锚固末端传递、压应力出现在锚固段末端及峰值局部出现在末端等特征。研究结论表明,锚固系统的力学性能适用于夯筑土遗址加固,但在杆材耐久性和完整性保证方面还需要进一步探究。