基于SBAS-InSAR技术的庆阳北石窟寺区域稳定性监测与分析

区域稳定性监测是石窟寺长期保护的一项重要措施。本研究以庆阳北石窟寺所在区域为对象,基于2019年的15景Sentinel-1A卫星雷达影像,采用小基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术对研究区稳定性进行监测,获取了研究区雷达视线向形变速率及时序形变,分析了研究区形变的空间、时间分布规律及其原因。监测结果表明:北石窟寺所赋存的覆钟山山体整体稳定,存在微小形变,不存在潜在滑坡变形特征;研究区主要形变区沿河分布,蒲、茹两河交汇处形变最为明显;研究区时序形变呈现随季节变化的规律性,造成其规律性的原因为随季节变化的土壤侵蚀和董志塬固沟保塬项目的实施。该研究证明了InSAR技术在文物遗址区域稳定性监测的可行性,以及其在具有长期性、可靠性的优势,为石窟寺遗址长期预防性保护提供了新的思路和方法。

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。

PS材料加固遗址土试验研究

以PS材料加固的古遗址土为研究对象,选用具有代表性的古长城遗址土和故城遗址土两大类,对其原状样和重塑样进行PS材料加固,进行抗压、抗拉、雨蚀、风蚀试验及雨蚀、风蚀组合等试验,研究其力学强度特征及耐久性能。试验结果表明:经PS材料加固后,遗址土体的力学性能和抗雨蚀、抗风蚀能力明显提高;古长城土经PS加固后,其抗压强度可提高至1.5倍,且以PS浓度为5%、加固3次效果最佳,内聚力和内摩擦角明显提高,渗透性能小幅度降低;随老化时间增长,强度未降低,至少能承受8次冻融循环;PS加固故城土后,土体强度可提高1.2～1.8倍,抗风蚀能力提高6～24倍,抗雨蚀和风蚀综合能力提高6～13倍。PS材料具有良好的加固效果,为广泛地应用于土遗址保护加固工程中提供了理论依据。

交河故城41—3亚区崖体裂隙注浆研究

在对交河故城41-3亚区崖体裂隙发育特征、裂隙参数、裂隙类型以及形成机制进行分类的基础上,我们对交河故城41—3亚区崖体裂隙注浆技术和施工工艺进行了初步研究。研究表明利用新型复合材料PS-(C+F)对土遗址裂隙注浆加固,是行之有效的保护方法。这一成果对于我国土遗址的保护加固工作,具有重要的意义。

PS材料加固交河故城土体试验研究

交河故城病害的成因主要是风化作用,本文选用PS材料对交河故城土体进行了加固试验,对原状土和重塑土PS加固前后进行力学强度测试和抗风蚀能力测试。试验结果表明PS加固交河故城土体后,其物理力学参数都能得到明显的改善,抗风蚀能力也得到明显提高,证明交河故城土体适于用PS材料进行表面防风化加固。

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。

PS材料加固遗址土强度与微结构参数相关性研究

采用不同质量分数、不同加固方式对密度不同的遗址土进行硅酸钾(PS)溶液渗透加固,加固后土体微结构发生变化,其力学强度出现不同程度的提高.使用图形处理软件对固化后土体的扫描电子显微镜图像进行计算分析,获取对固化土力学强度影响最显著的微观结构参数;利用多元逐步回归分析法对力学强度与微结构参数之间的相关性进行计算,并进行分析评价;从微观角度验证PS材料对土遗址的加固效果.结果表明,经PS溶液加固后,遗址土土体强度与微结构参数间存在良好的相关关系,各向异性、等效直径、扁圆度、充填比和面积比是对强度影响较显著的5个微结构参数.

确定性模型在黄土沟壑区斜坡稳定性预测中的应用

SHALSTAB耦合了稳态水文假定模型和无限斜坡稳定性模型,主要用于评价浅层滑坡稳定性的时空分布和发展趋势。选择黄土高原甘肃陇东地区华池县作为研究区,评价SHALSTAB模型在黄土沟壑区浅层滑动稳定性分析中的适用性和可靠性,利用1:5000地形图获得了数字高程模型和地形坡度,以及室内和现场试验的物理力学参数,结合现场钻探和探槽得到的土层厚度分布和地表稳定性指数等级分布图。现场测量绘制的滑坡分布图与模拟结果对比和统计分析表明,SHALSTAB模拟的总体正确率为70.23%,滑坡预测正确率为72.33%,稳定状态预测正确率为67.51%,模拟效果良好。

新型高分子固化材料耐老化性能的试验研究

因一般高分子材料容易老化 ,尤其是在沙漠环境下 ,强烈的热光辐射、氧化更加速其老化过程。SH为新型高分子固化材料。本文通过SH固化沙体的室内老化试验 ,初步研究了SH的耐老化特征。结果表明 ,在间断或连续紫外线辐照下 ,SH耐老化性能优于同类其他固沙剂 。

锚固灌浆过程中及工后交河故城崖体的变形特征研究

依托国内最大的土遗址加固工程——交河故城抢险加固工程,根据崖体破坏的特点,采用南瑞大坝全自动监测仪器连续高精度监测锚固灌浆过程中崖体的变形。通过监测数据的分析,发现灌浆对崖体扰动最大,锚固对崖体扰动较小,加固前后崖体的变形曲线特征对比证明锚固灌浆取得了成功的加固效果。研究结论为交河故城的整体科学保护提供依据,为类似土遗址加固工程锚固灌浆研究提供参考。

甘肃武都区泥石流活动与降雨特征关系

收集了武都区近30年的降雨资料,分析了泥石流发生前后的降雨资料,探讨了泥石流的发生与降雨之间的关系.结果显示:近30年来,每年7,8,9月降雨量有一定减少趋势,但是当物源比较丰富,泥石流发生次数不会有明显的减少,当物源不丰富时,泥石流的发生次数会比原来有所减少.诱发泥石流灾害的前15天累积降雨量与泥石流关系较为密切,可以用来评估泥石流临界降雨量,作为武都区泥石流的预报因子.

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,φ22mm GFRP杆体极限锚固力50k N,而φ25mm GFRP杆体超过120k N;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。

基于FLAC和遗传算法的斜坡加固方案优化方法

提出一种以性价比为评价指标,运用快速拉格朗日差分分析和遗传算法对斜坡加固方案进行优化的新方法。应用FLAC计算斜坡加固前后的稳定性系数(Ks),以性价比(加固前后稳定性系数的差和工程造价的比)为目标函数,以加固后的稳定性系数大于等于安全系数为约束条件,应用遗传算法在加固方案的解空间中搜索目标函数的最大值,与其对应的各加固设计参数为加固方案的全局最优解。利用Visual C++语言,定义一个基于二值数编码的遗传算法类,编制斜坡加固方案优化设计的主程序,实现FLAC3D与遗传算法的串接。应用该方法对交河故城土遗址建筑载体,即47号崖体锚杆加固方案的8个设计参数进行优化。遗传操作执行到第55代时,性价比收敛于最大值0.012 95,与之对应的锚固方案能将崖体的稳定性系数提高0.391,工程造价为30.2万元,较经典算法的计算结果节约成本37%。

土遗址加固中木锚杆锚固机理的现场试验研究

木锚杆锚固机理的研究对于土遗址传统材料与工艺的科学性挖掘和当今的保护加固具有重大价值。选择代表性的土遗址(交河故城)开展现场锚固测试,包括锚固性能测试和第一界面层(杆体-浆体)剪应变监测。试验结果表明:①鉴于杆体的自然选材,不同杆体的锚固性能差异较大,但锚固潜力巨大;②受力状态下,剪应力沿着界面呈现含峰值非均匀分布;③荷载逐步增大时,界面剪应力峰值逐步向末端转移;④剪胀作用明显,增强了锚固性能;⑤兼有拉力型和压力型锚固系统的复合特征。

南竹加筋复合锚杆施工工艺优化研究

首先,结合复合锚杆的特殊性,对复合锚杆的锚固机制进行简要分析,获取其界面剪应力与轴向应力分布理论解;其次,在充分认识研究区概况、崖体破坏形式及复合锚杆锚固机制的基础上,结合交河故城崖体锚固工程,对其施工工艺进行系统地总结优化,分别从布孔定位、钻进成孔、上锚杆、安设锚杆、注浆、安设锚具、锚孔封堵、表面作旧、锚杆养护等多方面进行探讨,研究结果可为干旱半干旱地区土遗址高陡边坡复合锚杆加固技术的推广应用提供科学依据,并对类似的锚固工程具有理论和实践指导作用。

夹双筋体复合锚杆锚固性能与界面力学传递特征

在世界最大的生土遗址-交河故城开展现场试验,选用2种长度的锚杆按照基本试验的要求开展拉拔试验,同时在各界面层布设应变监测点。结果表明:8 m长锚杆锚固力达408 kN,满足大体量土遗址锚固的需求;随着长度增加,极限锚固力增长,但平均锚固力减小;复合锚杆各界面剪应力沿着杆长呈现单峰值或多峰值的空间分布特征,随着荷载的增加,界面各点剪应力增加并且向锚固末端传递,峰值剪应力亦同时向锚固末端偏移;试验过程中在较高荷载下出现界面剪应力状态转化的现象。

都江堰深溪沟地震遗迹现状及初步保护方案

本文通过实地调查资料分析,查明了深溪沟地震遗迹区域发震构造、遗迹现状,并进行遗迹价值评估,在此基础上,提出初步保护方案。研究成果为深溪沟地震遗迹保护开发提供技术支撑,为类似地震遗迹保护提供参考。

高陡濒倾土遗址边坡加固后的变形行为

土遗址边坡加固不同于一般边坡加固是在于其文物属性。对于高陡濒临倾倒的边坡一般采取"去头补脚"的方式进行处理,而对于土遗址边坡须遵从原状保护的原则。土遗址边坡加固后演化过程具有独有的特征。为此,边坡的变形监测资料对分析边坡变形演化规律及边坡稳定性至关重要。采用南瑞大坝全自动变形监测仪对交河故城51-3亚区濒倾边坡加固后的变形进行实时监测,精度达0.01mm。通过对变形数据分析,阐明其变形行为特征,进而挖掘加固后边坡演化过程。研究表明,加固后边坡表现出明显的非线性特征,具体表现为常态稳变和局部突变特性;变形可划分为明显的趋势性变形、周期震荡式变形和随机性变形。研究结论对于类似土遗址边坡加固效果评价具有重要意义。

南京报恩寺遗址模拟地宫开挖中及成型后的井体特征

南京报恩寺地宫考古发掘完成后,地宫出现了众多病害,直接危及到遗址保存。国内外还无针对地宫类遗址保护的成熟经验,而地宫遗址的加固迫在眉睫。在研究对象附近开挖了一个相同岩土条件、等尺寸的模拟地宫,通过对模拟地宫开挖中和成型后井体变形、含水量、井内水位的监测,查明了模拟地宫井体的变化特征。研究成果有效地揭示了地宫遗址发掘过程中及发掘后井体的动态响应过程,再现了地宫遗址破坏过程,为保护加固地宫的方案设计奠定了科学的地质基础。

楠竹加筋复合锚杆成孔工艺研究

锚杆成孔工艺直接影响锚孔的成孔质量及锚固质量,很大程度上决定了锚固工程的加固效果。本文首先介绍了研究试验区工程地质环境,然后结合交河故城崖体锚固加固工程进行现有成孔工艺的总结、统计、优化,包括开孔、钻进、出渣以及成孔时间、速度等,提出了施工过程中所遇问题的相应处理措施。研究表明,锚固对象的地层岩性、裂隙发育特征、含水量、土体破碎及危险程度等因子直接影响着成孔工艺。其中,成孔速度与土体含水率、土的类型及土体危险程度有很大的关系,成孔时应对风压、冲击器进行适当调整以满足安全的需要。最后,简要说明了成孔后安设锚杆、封孔作旧等后续工作此项研究成果为优化成孔工艺提供了依据。