潮湿低洼环境土遗址滑塌病害柔性排水木锚杆干预技术研究

Conservation of humid earthen sites is a worldwide problem involving multiple disciplines. The creep-collapse is the dominating damage type for humid earthen sites under low-lying environment, and up to now there is no effective means for dealing with the problem. Based on rock and soil mechanisms, following the fundamental principles of earthen sites’ protection, a special flexible-drained-wood anchor (called FDW anchor) is developed in the study for dealing with the creep-collapse damage of the humid earthen sites. The main content of the research is as following: the structure composition of FDW anchor; model tests of draining and pressure reducing of FDW anchor; Effectiveness verification of FDW anchor for dealing with creep-collapse damage of humid earthen sites; study on the mechanism of FDW anchor and practical design methods of FDW anchor techniques. FDW anchor technique has the characteristics of micro disturbance, no pollution, combination of drainage and reinforcement, pure physical and reversible intervention. The combination of proper drain and proper reinforcement in one flexible anchor can comparatively meet the special requirements of earthen sites in humid circumstances. It can be expected that the FDW anchor technique has a good prospect for the conservation and protection of humid earthen sites.

潮湿环境土遗址的加固保护是一个涉及多学科的世界性难题。滑塌病害是潮湿低洼环境下影响土遗址稳定性的主要病害类型，目前仍无有效的加固保护手段。本项目从潮湿低洼环境土遗址滑塌病害机理出发，遵循土遗址加固保护的基本原则，以天然（竹）木为芯材，将“适当排水-适当补强”功能相结合，开发适合于土遗址滑塌病害治理的新型专门锚杆-“柔性排水木锚杆”干预技术。主要研究内包括：柔性排水木锚杆的结构设计；柔性排水木锚杆排水减压效果、抗蠕滑效果室内试验；柔性排水木锚杆治理土遗址滑塌病害加固效果室内缩尺模型试验、现场模型试验；柔性排水木锚杆作用机理理论分析、实用设计计算方法等。柔性排水木锚杆具有微扰动、无污染、排水与补强相结合、变形相协调-强度相适应、纯物理可逆性加固的特点；能够更好地符合土遗址加固保护的基本原则。可以预期柔性排水木锚杆技术在潮湿低洼环境土遗址的滑塌落病害治理方面具有良好的应用前景和效果。

潮湿环境地下土遗址的加固保护是一个涉及多学科的世界性难题。滑塌病害是潮湿低洼环境下影响土遗址坑壁稳定性的主要病害类型。本项目从潮湿低洼环境土遗址滑塌病害机理出发，遵循土遗址加固保护的基本原则，以天然松木为芯材，将“适当排水-适当补强”功能相结合，开发适合于土遗址滑塌病害治理的新型专门锚杆-“柔性排水木锚杆”干预技术。主要研究内容包括：柔性排水木锚杆的结构设计；柔性排水木锚杆排水固结性能柱状土柱模型试验；柔性排水木锚杆直径、长度、排水结构层厚度及布设间距对其排水固结性能影响；柔性排水木锚杆对田螺山遗址土的排水固结特性试验研究；群锚条件下柔性排水木锚杆的排水固结性能研究；柔性排水木锚杆现场简易施工的可行性评价；真空加载与柔性排水木锚杆相结合治理土遗址坑壁滑塌病害的可行性探索研究；柔性排水木锚杆作用机理理论分析、实用设计计算方法等。研究结果表明：1）柔性排水木锚杆排水结构层能够起到排水减压固结效果，在室内模型试验条件下，2层排水土工布即可起到较好的排水减压作用；2）径向排水固结作用对柔性排水木锚杆的排水固结度起主导作用；3）布设间距是影响排水木锚杆排水固结性能的主要影响因素；4）排水木锚杆在悬浮工况时的排水固结特性优于底端锚固工况，主要原因类似于负摩擦力可能影响了总应力的向下传递；5）在遗址土处于软塑可塑状态时，现场人工贯入柔性排水木锚杆施工具有可行性；6）柔性排水木锚杆的排水结构层能够有效向下传递真空压力，真空加载结合柔性排水木锚杆为本技术后续的拓展研究提供了新思路和方向。可以预期柔性排水木锚杆技术在潮湿低洼环境土遗址的滑塌落病害治理方面具有良好的应用前景和效果。