地下水分蒸发对考古发掘土遗迹劣化影响初探

分析考古发掘过程中环境蒸发量对土遗迹病害产生的作用。将考古发掘现场土遗迹模拟样品置于外界环境中,监测环境蒸发量变化,观察样品外观变化、监测样块不同深度含水率递变规律、观察微观形貌及分析可溶盐变化,探究环境蒸发量变化与土遗迹含水率变化对应规律性及含水率变化与遗迹表面产生的病害之间的递变规律。实验发现:样块放置初期,蒸发量对样块变化影响较大,模拟灰坑及夯土类遗迹样放置24 h后,累计蒸发量11mm时,样块迅速劣变,表层含水率迅速下降,产生裂隙、结皮、龟裂等病害;模拟潮湿环境样块,含水率高于19%左右时,样块受蒸发量影响不大,病害产生不显著,含水率降至19%之后,样块表层含水率急速降至5%左右(土壤缩限),样块表层产生严重结壳、可溶盐富集。含水量低于塑限的土遗迹,蒸发量变化对考古发掘土遗迹劣化影响呈递进式规律,环境累计蒸发量为11 mm时,劣化严重;处于液限附近土遗迹,受自身含水率影响较大,当含水率迅速由19%降至5%时,遗迹劣化最严重。

古代土遗迹保护的试验

通过对古代土遗迹风化蚀坏机理和保护对策的探讨,合成了三种代号 TB 的有机硅类保护材料,并着重就其保护作用进行了实验。以直径12mm 高3mm 和5mm 的圆柱形土样片为对象,实验发现 TB 材料在土中的固化时间为4.5～6.0h处理样片碎裂强度增加2～3倍,最大吸水量减少3～6倍,水润湿角149°,水中观察两月不崩解并有很明显的抗酸腐蚀性和一定的抗碱腐蚀性。以粒度0.125～0.200mm 土粉为对象,渗透深度6.8～7.3cm。使用 TB 材料对秦俑弩弓迹、车轮迹和西安老牛坡商代古墓等进行了保护,此后长达两年多时间的观察效果明显。

干湿循环下含盐量变化对遗址土剪切强度影响的试验研究

中国西北干旱和半干旱地区集中降雨和强烈蒸发的特殊气候环境加剧了对土遗址的破坏。以掺入不同含量Na2SO4和NaCl的重塑土样为研究对象,通过室内模拟开放系统下干湿循环过程,并采用声波测试,反映含盐类遗址土在干湿循环下的劣化过程;测试多次循环后的遗址土剪切强度随含盐量的变化规律,并从盐类性质及波速两方面分析了干湿循环对遗址土剪切强度的作用机理。结果表明:在含水率一定的情况下纵波波速随干湿循环次数的增加而减小;干湿循环后的土体黏聚力随着盐分含量的增加呈下降趋势,内摩擦角则出现先增大后减小的现象;纵波波速与黏聚力随着含盐量的增长整体变化趋势有较好的相关性,与内摩擦角的相关性则表现为纵波波速的间断性和内摩擦角阶段性的契合。