土遗址表层病害治理微型加固技术研究

土遗址表层病害的治理是一个涉及文物保护、材料科学、环境保护和岩土工程等多学科的世界性的难题，主要表现为遗址表层土的风化剥落、土体开裂和坑壁坍塌等。目前常采用传统的化学注浆、土钉锚杆等治理土遗址表层病害，但存在一些缺陷和不足。传统的土钉锚杆技术存在钻孔直径较大，扰动破坏大，难以有效解决土遗址表层风化剥落等病害；常用化学加固剂喷涂或滴渗方式来加固土遗址表层，但存在渗透深度浅、固化效果难以定量评价，且常出现固化层和未加固层相剥离的新病害。为此，本研究拟开发微型加固技术（微型土钉及微型化学注浆技术），通过内外一体化微型加固，使之适合于土遗址表层病害的治理。主要研究内容包括：微型加固技术开发，微型土钉锚固机理研究，田螺山遗址（属河姆渡遗址）现场模拟土遗址微型加固原型试验等。可以预期微型加固技术以其微型便携、微扰动、现场适宜性强等特点，在土遗址、大遗址表层病害治理中具有良好的应用前景。

土遗址表层病害主要表现为遗址表层土风化剥落、土体开裂和坑壁坍塌等形式，其加固治理是一个涉及多学课领域的难题。本研究项目从环境岩土工程的角度出发，针对传统化学注浆技术和土钉技术应用于土遗址表层病害治理的缺点，开发了微型加固技术；其典型特征是在微小钻孔（直径7mm）中实现微型化学注浆和微型土钉锚固，通过内外一体化加固达到微扰动、修就如旧治理土遗址表层病害的目的。根据研究计划，完成了本项目的主要研究内容。. 本项目的主要研究成果包括：开发研制了适合土遗址表层病害治理的微型加固技术；设计加工完成了围压控制型微型土钉锚杆拉拔仪器，可定量化研究微型土钉极限抗拔力影响因素；试验研究了四种常用的土遗址化学加固材（聚硅氧烷，甲基丙烯酸，正硅酸乙酯，PS溶液）对潮湿环境下土遗址加固的适宜性；化学加固材固化遗址土主要是通过提高黏聚力来提高其强度，但对遗址土的内摩擦角的影响甚小；微型土钉技术由于孔径微小，拉拔过程中（特别是在低含水率的情况下）由于剪胀作用将在土-钉界面引起明显增高的围压，进而使得微型土钉具有明显较高的极限抗拔力，设计计算应考虑剪胀作用的影响；地震动力响应分析表明，微型加固技术加固的土遗址，土钉和遗址土形成复合结构，能够充分发挥遗址土的抗压性能和土钉的抗拉性能，在地震响应分析中表现出了良好的抗震性能。研究结果表明，微型加固技术在土遗址表层病害治理中具有较好的应用前景。