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土遗址的抗震加固技术

时间:2019-06-28|栏目: 考古 • 进化 |点击:8

    天啦噜,清华竟然发现了古墓!而且还同时发现了汉、明清三个朝代的古墓呢!这次的古墓在考古学上被定为土遗址。别高兴太早,你以为几个“土坑”是那么好保护的吗?先看看考古学家是怎么细心保护这些“土坑”的吧!

    土遗址的抗震加固技术

    清华大学发现古墓(来源:古美术公众号)

    土遗址面对风化和潮湿威胁,其实是一种日积月累的危害。虽然这些危害在发生,却能够给我们一定时间来“修补”。(详见《土遗址的防风化技术》、《土遗址的防水防潮技术》)

    其实,土遗址和大地“连成一体”,它面临的一个更大威胁则是大地的运动,最具代表性就是地震了。对于本身“饱经历史风霜”岌岌可危的土遗址来说,抗震加固实为必要。

    我们会发现,过去农村的土坯房,经过阳光暴晒、雨水冲刷这么反复的“冷热侵袭”,会先出现小的裂纹,随后逐渐变成大的裂口,最后墙体开裂。

    土遗址也是如此,考古工作中上称这些小小的裂纹为“裂隙”。

    如果把土遗址比作人,“裂隙”就如同人的“伤口”,如果发生剧烈运动,伤口会越来越大。对于人来说,伤口越来越大将面临更大面积的感染,对土遗址来说,“裂隙”越来越大,最终会发育为巨大的“裂缝”,最终导致土遗址开裂、崩塌!(注:一般裂隙可称为小裂缝,裂缝特指大裂缝)

    土遗址的抗震加固技术

    吐鲁番交河故城遗址裂缝和坍塌状况(来源:CNKI)

    地震时,从震源发出的地震波,会引起地表附近土层的振动,使土遗址进入“剧烈运动”状态,造成裂缝的进一步变大,并最终可能导致土遗址开裂、坍塌。

    那么,在地震来临之前,有何好办法预防呢?

    土遗址的抗震加固技术

    一、擒贼擒王,“注浆法”搞定大裂缝

    大裂缝是诱发土遗址开裂的直接因素,我们先解决它。目前,搞定大裂缝比较流行的是“注浆法”。施工人员会先准备好泥浆,然后根据不同裂缝的长宽,插入不同数量的注射用塑料管。比方说:

    我们一个注射塑料管直径是4cm,施工人员发现一个长12cm,宽8cm的大裂缝。那只需要将6个这种塑料管摆成2排,每排3个,就可以覆盖大裂缝啦!

    然后,把准备好的泥浆通过一个个摆好的塑料管注入裂缝,注满之后,再一次拔掉塑料管即可。

    二、因材施教,花式手段精修小裂缝

    大裂缝解决了,小裂缝的威胁虽然没那么紧迫,但日后注定会有威胁啊。不过,小裂缝的修补却自有一套程式化方法。

    1、我们要先将细铁丝探进小裂缝里,搞清楚这条小裂缝大概有多深。

    2、如果小裂缝比较浅,那简单了,只需要根据土遗址的材质进行一个表面覆盖就可以。

    3、如果小裂缝比较深就麻烦一些了,我们采取“釜底抽薪”策略,即用刻刀探进小裂缝,用刻刀给它再往里“开拓”至5~10cm的深度,让它变成“大裂缝”然后按上面应对大裂缝的“注浆法”来解决。

    土遗址的抗震加固技术

    高昌故城大佛寺遗址南排房墙体裂缝处理(来源:CNKI)

    三、化“排斥”为“结合”的锚杆加固法

    在土遗址加固措施中锚杆加固是较为成熟、主流的方法。锚杆在地质工程上就是指用金属啦,木材啦甚至是聚合物制成的杆柱,在松动的土体中事先打好人工孔洞,再将锚杆打入,会起到明显的加固作用。

    话说一个松动的土体,再打东西进去不是让裂缝越来越大吗?

    先别急,试想一下,在我们把锚杆打入之前,由于土体的自重,松动的上缘和下缘是一种什么状态?

    上缘被“往下压”,下缘被“往下拉”。

    也就是两边缘都在发生形变,而且在自重持续作用下,形变越来越大。

    打入锚杆后,锚杆上边缘和下边缘的土体同时受到挤压,其内心独白是:神马?你敢挤我?那我也挤你,嘿~~~~这样就造成了锚杆两侧的土体同向锚杆产生挤压力,反而对松动的土体是个很好的加固作用。

    土遗址的抗震加固技术

    利用锚杆给高昌故城大佛寺遗址南排房墙体加固(来源:CNKI)

    但是,大部分情况下的裂缝都是天然的,锚杆不太可能做到严丝合缝,那些小小的雷区就可以使用我们上面提到的注浆法来修补啦!

    所以,锚杆法的一般步骤便是:锚杆成孔——清孔——打入锚杆——注浆

    总体来说,土遗址的抗震加固目前的保护技术可以说还算较为成熟,但是对于土体裂缝的数据及其受力分析,在工程研究上还有待加强,以指导这些方法更精准的应用。

    土遗址的抗震加固技术

    参考文献

    土遗址保护研究现状与进展,孙满利《文物保护与考古科学》2004年07期

    土遗址文物震害防御及抗震加固对策,石玉成等《地震工程学报》2013年01期

    土遗址加固保护研究,张光辉,西安建筑科技大学,2006年

    锚杆加固机理研究及其在边坡工程中的应用,徐学文,西安科

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