發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 00:34

　　 在長(zhǎng)期自然和人為因素的影響下,夯土遺址病害頻發(fā),其中漸進(jìn)式劣化是威脅遺址本體長(zhǎng)期保存的主要病害之一,根部掏蝕則最為典型且破壞力最強(qiáng)。雨水沖刷、風(fēng)沙磨蝕、水鹽運(yùn)移和溫度梯度變化均是脆弱夯土建筑遺址破壞的主要影響因素。受建造工藝影響,夯土遺址層界面相對(duì)較脆弱,層界面最先出現(xiàn)表面風(fēng)化、橫向裂隙發(fā)育、局部掏蝕懸空,在重力作用下局部拉裂或壓碎,最終形成貫通層狀裂隙直至坍塌,這是威脅遺址本體長(zhǎng)期保存的主要因素之一。絲綢之路中國(guó)段沿線地震頻發(fā),且多屬于強(qiáng)震區(qū),據(jù)統(tǒng)計(jì),有記載以來絲綢之路沿線6級(jí)以上地震共220次,7級(jí)以上53次,而地震是導(dǎo)致根部掏蝕遺址坍塌的主要誘因,是造成遺址本體坍塌的主要外動(dòng)力。本文基于對(duì)傳統(tǒng)夯筑工藝文獻(xiàn)的梳理,通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)夯筑工藝和足尺靜動(dòng)力模擬實(shí)驗(yàn),在科學(xué)認(rèn)知傳統(tǒng)夯筑工藝質(zhì)量影響因素和控制指標(biāo)的基礎(chǔ)上,揭示了夯土結(jié)構(gòu)薄弱層界面的影響,闡明了傳統(tǒng)夯筑工藝從相土驗(yàn)土、結(jié)構(gòu)特征、工具匹配、營(yíng)造模數(shù)、夯筑技法等系統(tǒng)工序;結(jié)合模擬實(shí)驗(yàn)建立了疊壓夯筑工藝的力學(xué)模型,科學(xué)分析了傳統(tǒng)夯筑工藝夯擊應(yīng)力的收斂特征;揭示了漸進(jìn)式根部掏蝕墻體的應(yīng)力重分布和墻體漸變式失穩(wěn)機(jī)制;基于足尺原位、掏蝕45%墻厚模擬振臺(tái)實(shí)驗(yàn),通過數(shù)值模擬揭示了夯土墻體的靜動(dòng)力響應(yīng)特征,建立了靜動(dòng)力作用下夯土遺址墻體互饋機(jī)制及穩(wěn)定性計(jì)算模型,提出了夯土遺址穩(wěn)定性評(píng)估和夯筑加固技術(shù)控制指標(biāo)。主要研究結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)夯筑工藝實(shí)驗(yàn),科學(xué)認(rèn)知了傳統(tǒng)夯筑工藝質(zhì)量的影響因素和控制指標(biāo),揭示了薄弱層界面對(duì)夯土結(jié)構(gòu)的影響,闡明了傳統(tǒng)夯筑工藝從相土驗(yàn)土、結(jié)構(gòu)特征、工具匹配,到營(yíng)造模數(shù)、夯筑技法等的系統(tǒng)工序特征。(2)傳統(tǒng)工藝夯擊應(yīng)力及效果測(cè)試表明,沖擊應(yīng)力隨著夯擊錘的重量增大、鋪土厚度減薄及夯擊遍數(shù)的增加,整體呈增大趨勢(shì);隨著夯筑遍數(shù)增加,夯窩、夯實(shí)厚度、沖擊力及彈性模量等逐漸收斂,夯筑1-4遍增長(zhǎng)速率最快,4-6遍次之,6-8遍相對(duì)緩慢,8遍以后趨于穩(wěn)定;基于此建立了夯錘重量、鋪土厚度和夯筑遍數(shù)三變夯擊應(yīng)力計(jì)算模型和經(jīng)驗(yàn)式,揭示了逐層疊加夯筑法這一古代夯筑工藝技術(shù)的突出特征。(3)漸進(jìn)式的掏蝕是遺址根部局部坍塌及整體失穩(wěn)的主要途徑,漸進(jìn)式掏蝕凹進(jìn)模擬實(shí)驗(yàn)表明,墻體高厚比2:1~2.5:1時(shí),隨著根部逐漸掏蝕,掏蝕深度在墻厚0-10%范圍內(nèi),墻體自身應(yīng)力無明顯變化,10%-20%時(shí)掏蝕側(cè)局部區(qū)域壓應(yīng)力明顯增加,20%-40%時(shí)墻體掏蝕壓應(yīng)力迅速增大,未掏蝕側(cè)拉應(yīng)力明顯增大,墻體掏蝕深度超過45%壓應(yīng)力急劇增大,未掏蝕側(cè)拉應(yīng)力顯著增加,且拉應(yīng)力逐漸超掏蝕側(cè)平移,直至掏蝕側(cè)應(yīng)力集中區(qū)壓碎或墻體重心偏移,墻體坍塌破壞。(4)基于足尺原位和掏蝕45%墻厚模擬振臺(tái)實(shí)驗(yàn),形成了一套土體內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變、位移及加速度,三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置,為足尺夯土墻體振臺(tái)實(shí)驗(yàn)研究積累了經(jīng)驗(yàn)。(5)基于足尺原位和掏蝕45%墻厚模擬振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合數(shù)值模擬分析了不同工況條件下靜力和在地震荷載作用下的穩(wěn)定性及響應(yīng)特征,分析了夯土遺址建模技巧、研究方法及主要影響因素,建立了夯土墻體靜動(dòng)力作用下穩(wěn)定性計(jì)算模型。(6)通過建模分析原位和掏蝕45%墻厚模型,在靜力和地震荷載作用下的響應(yīng)特征,尋找到了主要破壞面、破壞形式和評(píng)價(jià)基準(zhǔn),提出了遺址體加固后穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)以原位狀態(tài)安全儲(chǔ)備為基準(zhǔn),為加固措施所需抗力和加固效果評(píng)價(jià)提供了可靠的理論依據(jù)。(7)根部掏蝕深度直接影響夯土墻體的整體穩(wěn)定性,在自重應(yīng)力作用下,墻體漸進(jìn)式掏蝕深度超過墻體厚度45%時(shí),在地震力作用下8度設(shè)防(400gal)墻體,墻體掏蝕深度超過墻厚的15%時(shí),均從未掏蝕側(cè)的層界面拉裂,直至掏蝕側(cè)壓碎而破壞。地震荷載作用下,需要干預(yù)掏蝕深度不足靜力作用下的1/3。以上成果為夯土遺址傳統(tǒng)營(yíng)造工藝的認(rèn)知、傳承、挖掘和應(yīng)用提供了技術(shù)支撐,解讀了逐層疊壓式夯筑工藝的受力機(jī)制和科學(xué)內(nèi)涵,揭示了漸進(jìn)式根部掏蝕夯土遺址應(yīng)力重分布、靜動(dòng)力狀態(tài)的破壞機(jī)制,提出了根部掏蝕遺址在靜力和8度設(shè)防動(dòng)力荷載作用下的干預(yù)閾值,為夯土遺址穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和夯筑支頂加固技術(shù)深入研究指明了方向,為夯土建筑遺址價(jià)值發(fā)掘、工藝技術(shù)傳承和保護(hù)技術(shù)的科學(xué)化、規(guī)范化提供了支撐。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：K878;TU-87
【部分圖文】：

幾何模型完全按照第三章設(shè)計(jì)方案和第五章整體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)際尺寸建模�；�礎(chǔ)部分尺寸為3.0m×1.4m×0.5m,墻體部分總尺寸為2.72m×0.96m×2.15m(墻體底寬0.96m,整體收分頂部至0.60m),整體誤差不大于5mm�；�礎(chǔ)采用整體建模;墻體部分考慮夯層影響采用分層建模,按實(shí)驗(yàn)要求建立33層墻體,每層層高0.065m,即墻體高度=0.065×33 2.15m,誤差不超過1mm,整體下部夯層相對(duì)較薄,上部夯層較厚,相差不超過2mm,夯層層界面薄層建立33層,每層層高取為1/15的墻體高度為0.004m,薄弱層厚度包括在每個(gè)夯層中,因此,夯層實(shí)際厚度為0.061m,幾何模型如圖6-1所示。(2)掏蝕墻體

幾何模型完全按照第三章設(shè)計(jì)方案和第五章整體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)際尺寸建模。基礎(chǔ)部分尺寸為3.0m×1.4m×0.5m墻體部分總尺寸為:2.72m×0.96m×2.15m(墻體底寬0.96m,整體收分頂部至0.60m),整體誤差不大于5mm�；�礎(chǔ)采用整體建模;墻體部分考慮夯層影響采用分層建模,按實(shí)驗(yàn)要求建立33層墻體,每層層高0.065m,即墻體高度=0.065×33 2.15m,誤差不超過1mm,整體下部夯層相對(duì)較薄,上部夯層較厚,相差不超過2mm,夯層層界面薄層建立33層,每層層高取為1/15的墻體高度為0.004m,薄弱層厚度包括在每個(gè)夯層中,因此,夯層實(shí)際厚度為0.061m,掏蝕區(qū)域掏蝕深度450mm,掏蝕高度560mm,掏蝕高度在第9層夯層,幾何模型如圖6-2所示。6.1.3 單元格劃分

原位墻體結(jié)構(gòu)劃分為基礎(chǔ)和墻體兩部分,其中基礎(chǔ)部分3.0m×1.4m×0.5m,長(zhǎng)度方向單元格墻體接觸區(qū)域?yàn)楸３趾蛪�體單元格一致,長(zhǎng)度方向單元格邊長(zhǎng)為136mm,與墻體非接觸邊緣區(qū)域?yàn)?0mm,寬度方向與墻體接觸區(qū)域?yàn)楸３趾蛪�體單元格一致,寬度方向單元格邊長(zhǎng)為96mm,其余非接觸邊緣區(qū)域?yàn)?4mm,高度方向單元格邊長(zhǎng)均按照100mm分割,共計(jì)1920個(gè)單元格,單元形狀均為六面體。墻體部分2.72m×0.96m×2.15m,沿高度方向夯層33層,每層厚度為65mm,層界面33層,層界面厚度4mm,為了確保夯層與層界面單元獨(dú)立關(guān)系,夯層內(nèi)墻長(zhǎng)方向單元邊長(zhǎng)均為136mm,墻體寬度方向每層按照墻體收分均分單元格,33層單元格寬度均不同,最大為96mm、最小為60mm,高度方向夯層內(nèi)單元邊長(zhǎng)均為65mm,共6760個(gè)單元,單元形狀為六面體和棱柱體;層界面墻長(zhǎng)方向單元邊長(zhǎng)均為136mm,墻體寬度方向每層按照墻體收分均分單元格,33層單元格寬度均不同,最大為96mm、最小為60mm,高度方向夯層內(nèi)單元邊長(zhǎng)均為4mm,共6600個(gè)單元,單元形狀為六面體。原位模型單元數(shù)量共計(jì)15280個(gè)(見圖6-3)。圖6-3原位墻體Solid65單元格劃分示意圖
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 石長(zhǎng)青;;淺談實(shí)施科學(xué)教育的途徑和方法[J];新課程導(dǎo)學(xué);2017年21期

2 叢大川;馬克思的人類發(fā)展觀的科學(xué)認(rèn)知表述與人本評(píng)價(jià)表述[J];延邊大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版);1997年03期

3 張一兵;;客觀科學(xué)認(rèn)知與個(gè)人知識(shí)——波蘭尼《個(gè)人知識(shí)——走向后批判哲學(xué)》解讀[J];哲學(xué)動(dòng)態(tài);2020年05期

4 陳寶祿;;科學(xué)認(rèn)知視域下類比推理的認(rèn)識(shí)研究[J];山西青年;2018年01期

5 周澤東;;論卡爾松自然欣賞的科學(xué)認(rèn)知模式[J];湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào);2013年01期

6 胡同恭;;論科學(xué)認(rèn)知生產(chǎn)力[J];現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)探討;2010年08期

7 劉遠(yuǎn);白璟;;職業(yè)生涯規(guī)劃中的科學(xué)認(rèn)知自我[J];中國(guó)大學(xué)生就業(yè);2007年14期

8 陳十一;;用科學(xué)改變世界[J];教育家;2020年16期

9 岳文吉;;五維視角看健康(1)[J];開卷有益(求醫(yī)問藥);2014年04期

10 李承貴;;科學(xué)認(rèn)知范式的形成及其檢討——以作為中國(guó)傳統(tǒng)哲學(xué)理解方法為中心的討論[J];北大中國(guó)文化研究;2011年00期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 裴強(qiáng)強(qiáng);夯土遺址傳統(tǒng)工藝科學(xué)認(rèn)知與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究[D];蘭州大學(xué);2020年

2 王剛;科學(xué)認(rèn)知規(guī)范的理論及其基本問題[D];廈門大學(xué);2007年

3 李麗;濕熱地區(qū)降雨對(duì)墻體傳熱的影響研究[D];華南理工大學(xué);2010年

4 王曉歡;輕型木結(jié)構(gòu)住宅節(jié)能與墻體傳熱研究[D];中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院;2009年

5 羅中寶;液壓離心地震模擬振動(dòng)臺(tái)模型的建立及其控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 蘆佳瑩;兒童科學(xué)認(rèn)知活動(dòng)及其概念建構(gòu)現(xiàn)象研究[D];曲阜師范大學(xué);2016年

2 晉兆東;巴渝傳統(tǒng)夯筑建筑空間與環(huán)境特色研究[D];重慶大學(xué);2018年

3 伏祥龍;SH加固夯筑支頂體水熱變化規(guī)律對(duì)比研究[D];蘭州大學(xué);2018年

4 劉光倫;科學(xué)哲學(xué)視域中的科學(xué)教育探究[D];華東師范大學(xué);2011年

5 計(jì)雙燕;室內(nèi)空間中的墻體設(shè)計(jì)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

6 張榮強(qiáng);軟索連接的裝配式混凝土墻體試驗(yàn)研究[D];北京建筑大學(xué);2016年

7 白瑞鑫;保溫暖磚配筋墻體抗震性能分析[D];青島理工大學(xué);2016年

8 黎藜;墻體綠化在建筑中的應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2013年

9 張?zhí)?墻體綠化在園林中的應(yīng)用研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2013年

10 劉少帥;室內(nèi)空間中墻體設(shè)計(jì)語言研究[D];中央美術(shù)學(xué)院;2009年

本文編號(hào)：2890668