中原地區(qū)存在許多土遺址,駐馬店地區(qū)的蔡國故城遺址是其中之一。蔡國故城位于駐馬店上蔡縣城一帶,是歷史上西周至春秋的一座名城,所在駐馬店地區(qū)土質(zhì)大多屬于膨脹土。膨脹土由于含有蒙脫石、伊利石等親水性礦物,具有失水產(chǎn)生收縮,吸水產(chǎn)生膨脹的特點,造成土體產(chǎn)生膨脹變形、干縮變形、干縮裂隙,使土體承載能力和穩(wěn)定性降低,進(jìn)而可能使土體發(fā)生滑坡、坍塌、表層剝落等危害;另外土遺址處于自然環(huán)境中還會受到凍融作用、酸堿侵蝕等自然災(zāi)害,這些病害對土遺址的修復(fù)與保護(hù)十分不利。本文以蔡國故城遺址土為研究對象,進(jìn)行一系列試驗,探究改善膨脹遺址土脹縮變形、干縮裂縫、易吸水特性的方法,試驗內(nèi)容及結(jié)果如下:1、為了研究遺址土干縮裂隙的發(fā)展規(guī)律,并對其進(jìn)行改良,進(jìn)行了干縮裂隙試驗。試驗研究了粒徑、厚度、干濕循環(huán)三個因素對遺址土干縮裂隙發(fā)展規(guī)律的影響。用MATLAB對土的干縮裂隙圖片進(jìn)行二值化處理,得到裂隙率,繪制裂隙率隨時間變化曲線,用以定量分析干縮裂隙。通過加入灰鈣粉和防水劑作為改良材料,對干縮裂隙進(jìn)行改良試驗。試驗結(jié)果表明:小粒徑膨脹土干縮過程中含水率下降比大粒徑的含水率下降快,裂隙率比大粒徑增長的快;土樣厚度越厚裂縫寬度越寬,厚度較厚的土樣微觀結(jié)構(gòu)表面土顆粒邊緣有許多大小不一的翹曲;隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加,試樣表面裂隙率逐漸增加;添加灰鈣粉和防水劑的遺址膨脹土,其干縮裂隙率、防水性和失水性得到明顯改善。2、為了研究不同初始狀態(tài)下遺址土的干縮變形規(guī)律,并改善干縮變形,利用土壤收縮儀進(jìn)行了遺址土的干縮變形試驗,測得豎向變形和含水率變化,繪制線縮率、含水率隨時間變化曲線。通過加入不同配比的改良材料對干縮變形進(jìn)行改良,還進(jìn)行了吸水試驗用以探究改良材料對遺址土吸水性的改善。根據(jù)試驗結(jié)果確定了一種對干縮變形、土樣吸水性改良效果最好的改良材料配比。試驗結(jié)果表明:干密度相同,試樣的干縮變形隨著初始含水率的增加而增加;初始含水率相同,試樣的干縮變形隨著初始干密度的增加而降低;加入改良材料灰鈣粉和防水劑,干縮變形隨著灰鈣粉的摻量增加而減小,隨著防水劑的摻量增加而減小;灰鈣粉和防水劑都能有效改善遺址土的吸水性;改善遺址土干縮變形和吸水性的最佳改良材料摻量是5%的灰鈣粉和5%的防水劑,在此摻量下改良土的最終線縮率為1.7%,最終吸水率為6.03%;素土的最終線縮率為7.35%,最終吸水率為29.2%。可見改良材料可以顯著改善遺址土的干縮變形和吸水性。3、為了研究素土和改良土膨脹變形規(guī)律,用土壤膨脹儀進(jìn)行了遺址土的膨脹變形試驗,測得不同初始狀態(tài)下土樣的豎向膨脹變形,繪制線膨脹率隨時間變化曲線。試驗結(jié)果表明:試樣的初始含水率越高,試樣的膨脹變形速率越慢,最終膨脹變形越小;試樣的初始干密度越大,試樣的膨脹變形速率越慢,最終膨脹變形越小;加入灰鈣粉和防水劑改良材料可以顯著的降低遺址土的膨脹變形,改良土的最終膨脹率為0.3%,素土的最終膨脹率為3.25%。4、為了探究改良材料對遺址土的力學(xué)性能及耐久性的影響,進(jìn)行了直剪試驗、凍融循環(huán)試驗、耐酸堿試驗。試驗中得到了素土與改良土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和抗壓強(qiáng)度,試驗結(jié)果表明:改良土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相比素土有大幅度的提升,素土的粘聚力、摩擦角分別為15.69kPa、3.5°,改良土的粘聚力、摩擦角分別為88.11kPa、25.85°;在經(jīng)過凍融循環(huán)作用后,素土與改良土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)都有下降,經(jīng)過3次凍融循環(huán)后素土的粘聚力、摩擦角分別為12.02kPa、2°,改良土的粘聚力、摩擦角分別為55.59kPa、24.1°,改良土仍然保持較高的粘聚力和摩擦角;在經(jīng)過酸堿溶液的浸泡后,素土試樣崩解顯然不具備強(qiáng)度,而改良土仍然可以保持外觀完整。然后測試抗壓強(qiáng)度,改良土在經(jīng)過酸堿浸泡后抗壓強(qiáng)度稍有下降但仍然比素土試樣高,未經(jīng)酸堿侵蝕的素土與改良土的抗壓強(qiáng)度分別為3.31MPa、4.83MPa,經(jīng)過酸、堿侵蝕后改良土的抗壓強(qiáng)度分別為4.48MPa、4.55MPa�？梢�,改良土樣還具備很好的耐酸堿腐蝕性。
【學(xué)位單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU443
【部分圖文】：

3圖 1-1 蔡國故城遺址位置圖裴強(qiáng)強(qiáng)[6]等采用夯筑支頂加固措施，既解決了土遺址根部嚴(yán)重掏蝕的問題，還沒有壞文物，遵循了文物保護(hù)的原則。采用室內(nèi)固結(jié)試驗對比分析得出不同形狀、不同密以及不同級配的試塊失水收縮量。得到相關(guān)經(jīng)驗公式，為減小大體積夯筑支頂體沉降供正確的理論依據(jù)。崔凱[7]等以生石灰為摻料的錨固漿液作為改良材料改良遺址土，對錨固漿液進(jìn)行流

圖 1-2 技術(shù)路線示意圖創(chuàng)新點土進(jìn)行干縮裂隙試驗，并在遺址土中加入灰鈣粉、防水劑改良提高了遺址土的憎水性，為改善遺址土干縮裂隙提供一種新方法機(jī)、無機(jī)相結(jié)合的改良理念，選用灰鈣粉、防水劑復(fù)合改良材的脹縮變形，改變了土樣表面的表面張力，改善了土樣表面的疏的吸水性，同時還可以提高其力學(xué)性能和耐久性。結(jié)敘述了論文的研究背景和意義，闡述了進(jìn)行土遺址保護(hù)的必要性

圖 2-1 液塑限聯(lián)合測定儀遺址土含水率和干密度之間的關(guān)系，確定程中土樣的干密度會先隨著含水率的增加水率的增大而減小，這個值就是最大干密試驗規(guī)程》（SL237-1999），進(jìn)行輕型擊實址土，風(fēng)干，碾碎，過 5mm 篩備用；塑限估計最優(yōu)含水率，按含水率依次相差樣并密封養(yǎng)護(hù) 12h；中每次取出 600~800g 的土樣，分 3 層倒

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 汪賢恩;譚曉慧;辛志宇;徐全;謝妍;;膨脹土收縮性質(zhì)的試驗研究[J];巖土工程學(xué)報;2015年S2期

2 韓琳琳;譚龍;蔣小權(quán);;ISS改性強(qiáng)膨脹土脹縮和強(qiáng)度特性試驗研究[J];人民黃河;2015年06期

3 李青燕;周文權(quán);;邵陽地區(qū)不同壓實度的膨脹土抗剪強(qiáng)度特性研究[J];國土資源導(dǎo)刊;2015年02期

4 孫德安;黃丁俊;;干濕循環(huán)下南陽膨脹土的土水和變形特性[J];巖土力學(xué);2015年S1期

5 諶文武;郭志謙;徐彥榮;陳鵬飛;張帥;葉飛;;基于SH加固材料的土遺址夯土試樣室內(nèi)滴滲試驗研究[J];巖土工程學(xué)報;2015年08期

6 趙亞楠;黨進(jìn)謙;;膨脹土的收縮與開裂特性試驗研究[J];西安理工大學(xué)學(xué)報;2014年04期

7 彭軼群;薛俊偉;;干濕循環(huán)對玄武巖纖維加筋膨脹土抗剪強(qiáng)度的影響[J];建材世界;2014年05期

8 趙鑫;陽云華;朱瑛潔;張良平;麻斌;;裂隙面對強(qiáng)膨脹土抗剪強(qiáng)度影響分析[J];巖土力學(xué);2014年01期

9 唐朝生;王德銀;施斌;劉春;;土體干縮裂隙網(wǎng)絡(luò)定量分析[J];巖土工程學(xué)報;2013年12期

10 張利偉;鮑鵬;;蔡國故城城墻滑塌機(jī)理研究[J];河南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉平;土建筑遺址表部干縮開裂機(jī)制研究[D];蘭州大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王子翔;復(fù)合材料改良膨脹土特性試驗研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2018年

本文編號：2834991