论文部分内容阅读
温差效应是我国西北干旱区土遗址遭受破坏的主要因素之一,高模数的硅酸钾溶液(PS)作为一种新型的无机加固材料对遗址土体具有良好的加固效果,能够有效地减缓温差所引起的物理风化作用。然而,目前对PS材料加固机理的研究主要围绕加固前后土体的力学性能及微观结构方面展开,甚少涉及PS加固材料对土体热传导性能影响的研究分析,另外对土体加固效果评估方法的研究亦不够深入,因而利用红外热像检测技术深入研究PS加固后土体温度场的特性就显得尤为重要。本文以新疆吐鲁番地区交河故城土遗址保护工程为工程背景,先后进行了PS加固后土体的热传导率测定试验及红外热像检测PS加固土体效果的室内模型试验,并结合数值模拟系统研究了加固后土体温度场的变化。主要内容和研究成果如下：(1)研制可测定遗址土体热传导率的试验装置,使用新疆交河故城遗址现场土制做多种土样,进行PS材料加固土样的热传导率测定试验。试验结果表明,经PS材料加固后的遗址土体具有热传导率减小的趋势,并且PS材料浓度越大,加固土体的热传导率越小。由于土体热传导率与其热传导过程联系紧密,所以可依据加固后土体的热传导率的大小对PS材料进行优化(调整其浓度、模数等参数)以使对土体达到最佳的加固效果。(2)将取自新疆交河故城遗址现场土制做成尺寸φ：20cm×30cm×2.5cm(长×宽×高)的长方形土样,为了探讨土体加固效果的无损检测方法,上述模型一半用浓度为10%PS加固,一半不加固,将加固后的模型室温静置30d,自然风干后进行了红外热像室内模型试验。试验表明,加温后未加固土体比PS加固土体升温快,其根本原因在于PS材料减小了土体的热传导率,阻碍了土体的热传导过程。(3)上述室内模型试验中,当外部温度发生变化时,加固前后的土遗址土体在红外热像上会出现差异,从而为进行土遗址加固效果的无损检测提供了一种可行的途径。(4)室内模型试验和微型贯入仪现场试验表明,PS加固后土体的温度场发生变化与PS提高了土体的力学强度有一定的关系；本文采用了ANSYS数值分析软件对加固土体的温度场进行了数值模拟,模拟的结果与实际情况基本吻合。