一种潮湿环境土遗址滑塌病害柔性排水竹纤杆加固方法技术

本发明专利技术公开了一种潮湿低洼环境下土遗址滑塌病害加固保护的方法，该方法采用竹纤杆为芯材、土工织物为排水结构层，将“适当排水-适当补强”功能集合于一体来治理地下土遗址滑塌病害。该方法无钻孔灌浆工艺，可避免钻孔灌浆工艺对遗址土本体的扰动和灌浆引起的次生病害；施工工艺简单，可直接采用人工静力压入遗址土中；将发挥遗址土体本身的强度与天然竹材的抗拉能力相结合，从整体上适度提高了遗址土体的稳定性；可有效解决传统锚固技术扰动大、污染大、不可逆、变形协调适宜性差等不足。

【技术实现步骤摘要】
一种潮湿环境土遗址滑塌病害柔性排水竹纤杆加固方法
本专利技术涉及一种潮湿低洼环境下地下土遗址滑塌病害加固治理技术方法，尤其涉及一种纯物理可逆性土遗址加固补强方法。
技术介绍
潮湿低洼环境下土遗址，由于地质成因及特殊的赋存环境，从环境地质、岩土力学的角度看，遗址土具有“黏粒含量高、含水率高、渗透性低、不排水强度低、流变性高”的典型软粘土特征。由于赋存于地势低洼环境，底线水位高，遗址土多处于软塑甚至流塑状态。随着发掘坑(槽)的加深及公开展示的需要，坑内降水及季节性的地下水位的升降，坑壁内外的遗址土产生一定的水力梯度，从而附加的渗透力作用。遗址土在地下渗流力及应力状态调整的双重作用下，坑壁(及坑道底部)、隔梁等部位常出现局部蠕变-流滑-坍塌病害(简称滑塌病害)，成为了潮湿低洼环境下地下土遗址的变形破坏的一种主要病害形式。土遗址的滑塌病害是造成南方潮湿环境下地下土遗址发掘出土后难以长期保持的主要病害原因。潮湿低洼环境地下土遗址发掘调查完成后，常采取覆土等措施恢复地下土遗址原有的赋存状态，这是长久保存地下土遗址的最好方法；然而，覆土掩埋法难以对地下土遗址进行公开展示、难以发挥土遗址应用的科学、人文、艺术价值。因此，在不破坏地下土遗址原貌、最大限度符合岩土遗址加固保护的前提下，为公开展示地下土遗址发挥其应用的价值，采用适当的加固保护技术手段加固治理滑塌病害，是岩土文物加固保护领域凾待解决的问题。针对潮湿环境地下土遗址滑塌病害，目前常采用的措施治理及优缺点如下：方法一：降低周边环境地下水位法。为考古发掘、公开展示的需要，通过降低地下土遗址坑(槽)内外的地下水位法或者止水(截断土遗址周边地下水位水的补充路径)方法，使得地下土遗址处于低地下水位赋存环境，随着遗址土含水率的降低其抗剪强度、坑壁稳定性提高，可减小或消除地下土遗址的滑塌型失稳破坏；但这种方法明显地改变了土遗址既有的赋存地质环境，使得土遗址暴露于大气环境下，大气环境温湿度的剧烈改变使得土遗址坑壁干缩开裂病害突出，同时风化病害(粉化、剥落、掉块)明显加剧，加速了地下土遗址的消亡，不符合地下土遗址加固保护的原则和目的。方法二：化学加固材料表面防护。化学加固是目前国际上普遍认可的土遗址加固的科学方法。化学加固材料与土遗址所处地质环境的长期适宜性、化学加固材与大气环境的长期适宜性，这是化学材料加固保护土遗址历来都重视的问题。长期以来，我国在加固保护北方干旱环境下土遗址方面卓有成效，开发研究出了系列化学加固材进行土遗址表明防风化加固，取得了一定效果；但对潮湿低洼环境下由于雨水及地下水较多，多家文物保护单位进行了多种化学加固材的开发研究及应用研究，仍然没有取得令人满意的效果。如敦煌研究院研制开发的PS化学加固材在北方干旱地区应用效果较好，但对潮湿低洼环境下土遗址表层防护时，加固与防护效果不甚理想。另外，土遗址表层进行化学防护加固处理后，由于表层遗址土物理力学性质的改变，常出现加固层与未加固层剥离的新病害的问题；而且化学加固属于不可逆的加固措施，难以满足岩土遗址加固“不改变原貌”“可逆性修复”加固的基本原则。方法三：岩土锚杆锚固技术。常采用岩土锚杆(索)技术进行大体量岩土遗址的加固和稳定，一般采用钻孔设备钻孔，然后孔内设锚杆并使用灌浆设备灌浆，浆体硬化后起到加固稳定遗址岩土体的作用，这种锚杆技术的主要技术指标为：i)钻孔设备根据岩土体的性质，大多采用电动钻、风钻，所对应的钻孔直径一般为90mm～130mm；最小孔径一般均大于40mm；ii)根据锚固体的性质，钻孔深度5.0m～20.0m，一般不小于2.0m；iii)灌浆设备通常采用压力灌浆，灌浆压力一般为0.2MPa～0.6MPa。这种锚杆技术具有孔径大、锚固深、间距大、灌浆压力大的特点，应用于大体量的岩土遗址的加固是可行的，从设计到加固计算理论已趋成熟；但潮湿环境下地下土遗址的滑塌病害是一种遗址土蠕变-流动-滑塌型破坏，其病害机理完全不同于大体量危岩体的变形破坏机理。传统岩土锚固技术应用于潮湿环境地下土遗址滑塌病害加固治理时，主要存在如下不足或者缺陷：i)钻孔直径大，在遗址表明易留下明显痕迹，影响外观；ii)在潮湿低洼环境下地下土遗址多处于软塑-流塑状态，在其中进行钻孔对土遗址扰动大、钻孔振动易造成遗址土体结构强度的降低，不但加速了滑塌病害的发展且钻孔极易缩径塌孔，难以进行锚杆锚固施工；iii)传统的锚杆注浆技术，注浆压力大，由于注浆在流塑状态的遗址土中增加了劈裂压力，易加剧蠕变-滑塌病害的发展；且注浆材料在硬化过程中和遗址土相互作用，易生成新的可溶盐，可溶盐分的在土遗址中的迁移是遗址土风化的主要诱因；iv)灌浆锚杆锚固体与遗址土强度、刚度相差悬殊，与土遗址滑塌病害变形协调性差，属于不可逆性物理化学加固技术，不符合土遗址加固“适当干预”“可逆性修复”的原则。可见，传统锚杆灌浆技术加固潮湿低洼环境下土遗址的滑塌病害存在明显的不相适宜性；针对潮湿环境下地下土遗址坑壁滑塌病害力学机理，开发研究与滑塌病害特征相适宜又能较好地符合土遗址加固保护基本原则的专门锚固技术，是潮湿环境地下土遗址发掘保护凾待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种潮湿低洼环境下地下土遗址坑壁滑塌落病害的专门加固防护方法，以解决传统锚固技术加固潮湿环境地下土遗址滑塌病害技术中的如下几个问题：(i)钻孔直径大对土遗址外观的影响问题；(ii)钻孔振动对土遗址滑塌病害的加剧及缩径塌孔问题；(iii)传统注浆技术注浆压力大对土遗址滑塌病害的加剧问题及浆液固化生成可容盐分对土遗址的病害加剧问题；(iv)传统锚固技术与滑塌病害强度、刚度不协调及不可逆性加固问题。本专利技术采用了下述技术方案，一种潮湿环境土遗址滑塌病害柔性排水竹纤杆加固方法，其特征在于步骤如下：(1)将竹杆材料加工成为直径φ＝6mm-10mm的竹纤杆作为柔性排水竹纤杆的芯材，长度根据滑塌病害特征可设定为0.5m～2.0m等；并根据需要进行适当的防腐防蚀处理(如沥青煮、化学溶液法等)；调整长细比，使得竹纤杆线刚度足够小，具有良好的适应弯曲变形的柔度和足够的抗拉强度；(2)土工织物/土工布排水结构层：以竹纤杆为芯材由里到外包裹三层土工织物/土工布作为排水结构层；三层土木织物/布构造设置及作用分别为：最内层的土工布(厚度约0.1mm～0.5mm)，采用环氧树脂等粘结剂与竹纤杆牢固粘贴，目的是增加界面握裹力；中间层采用具有良好透水性(水平及垂直渗透系数约10-1～10-2cm/s)的无纺型土工织物(厚度约2mm)，目的是在软塑-流塑性遗址土中起到适当排水减压、提高遗址土体本身的不排水抗剪切强度的作用；最外层土工织物为具有一定的垂直向渗透性和过滤性性的土工织物，目的是即可透水减压又可以增加与遗址土界面的表面摩阻力。(3)在潮湿环境地下土遗址开挖过程、或公开展示期间，根据遗址土滑塌病害的规模和特征，将柔性排水竹纤杆以一定间距、长度、角度静力人工插入遗址土；无钻孔、灌浆施工工艺和环节；露出在遗址土表面的柔性排水竹纤杆可采用遗址土涂敷做旧处理。进一步优选，柔性排水竹纤杆三层排水结构层总厚度约3mm～5mm；总直径约为10mm～18mm；长度根据滑塌病害规模可设计加工为0.5m～2.0m。柔性排水竹纤杆通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种潮湿环境土遗址滑塌病害柔性排水竹纤杆加固方法，其特征在于步骤如下：将竹杆材料加工成竹纤杆作为柔性排水竹纤杆的芯材；以竹纤杆为芯材由里到外包裹土工织物/布作为排水结构层，从而形成了柔性排水竹纤杆；在潮湿环境地下土遗址开挖过程、或公开展示期间，根据遗址土滑塌病害的规模和特征，将柔性排水竹纤杆以一定间距、长度、角度静力人工插入遗址土。

【技术特征摘要】
1.一种潮湿环境土遗址滑塌病害柔性排水竹纤杆加固方法，其特征在于步骤如下：（1）将竹杆材料加工成竹纤杆作为柔性排水竹纤杆的芯材；（1）以竹纤杆为芯材由里到外包裹土工织物/土工布作为排水结构层，从而形成了柔性排水竹纤杆；所述排水结构层分为三层，最内层为土工布，采用粘结剂与竹纤杆牢固粘贴，中间层采用具有良好透水性的无纺型土工织物；最外层土工织物为具有一定的垂直向渗透性和过滤性性的土工织物；（3）在潮湿环境地下土遗址开挖过程、或公开展示期间，根据遗址土滑塌病害的规模和特征，将柔性排水竹纤杆以一定间距、长度、角度静力人工插入遗址土。2.根据权利要求1所述的一种潮湿环境土遗址滑塌病害柔性排水竹纤杆加固方法，其特征是：在开挖过程中，地下土遗址发掘坑内水位低于地下水位线后，将柔性排水竹纤杆以一定间距、长度、角度静力人工插入遗址土,随着开挖，发掘坑内降水水位逐步下降，继续插入柔性排水竹纤杆。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴新军，何春锋，高金贺，李爱飞，陈士军，鹿庆蕊，吉植强，李凤臣，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36