潮湿环境模拟考古土遗址夯筑支顶加固效果评估

曾俊琴，陈鹏飞，张景科，谌文武，杨善龙

(1. 敦煌研究院敦煌学信息中心，甘肃敦煌　736200；2. 西部灾害与环境力学教育部重点实验室，兰州大学土木工程与力学学院，甘肃兰州　730000)



·工作简报·

潮湿环境模拟考古土遗址夯筑支顶加固效果评估

曾俊琴1，陈鹏飞2，张景科2，谌文武2，杨善龙1

(1. 敦煌研究院敦煌学信息中心，甘肃敦煌736200；2. 西部灾害与环境力学教育部重点实验室，兰州大学土木工程与力学学院，甘肃兰州730000)

摘要：为研究潮湿环境土遗址加固效果评估方法，在杭州地区进行现场模拟探方加固实验，并对加固后坑壁的波速、含水率、相对水平位移进行监测，对加固的模拟探方稳定性做出评估，以望通过采用科学定量手段评价土遗址夯筑支顶加固效果，为土遗址夯筑支顶加固效果评估提供参考。试验结果表明：模拟探方坑壁表层含水率随深度的增加而升高，含水率变化量逐渐减小；加固后坑壁土体初始强度随深度的增加而提高，且后期硬化过程也较上部区域快，土体强度随时间在逐渐增加；夯筑后坑壁前四五天位移值逐渐增大，且位移值随深度的增加而升高，后期趋于稳定。研究表明，基于变形监测技术评估夯筑体整体稳定性科学合理，基于表层含水量和波速变化评估夯筑土体强度变化是较好的手段。评估结果可为其他潮湿地区土遗址夯筑加固效果评估方法提供参考。

关键词：潮湿；土遗址；效果评估；含水率；波速

0　引　言

南方潮湿地区考古土遗址受其土质特性及环境影响，在文化层信息提取以及后期原位展示中易出现收缩开裂、膨胀崩解、霉菌、雨蚀、甚至局部坍塌等病害[1，2]。其中，坍塌病害对遗址体的破坏最为严重，不仅造成考古土遗址的损坏及文化信息丢失，而且严重阻碍考古发掘进程或者影响原位展示的效果。

潮湿土遗址的保护是一个综合性的工程，包括工程技术措施与化学措施等，其中，工程技术措施包括保护建筑物(阻挡阳光直射和雨水的冲刷)、地下水的隔断和防潮(隔水防潮)、设置排水系统等[3]。在化学措施研究中，王彦兵等[4]验证了PS对潮湿地区发掘土遗址具有一定的加固效果。周环等[5]通过对几种化学材料的对比研究表明RTV(聚有机硅氧烷+硅酸乙酯)具有较好的加固效果，且加样量越大，强度越高。王有为等[2]通过试验证明基本成分为长链烷基、 烷氧基硅氧烷小分子和主要成分为含有乙氧基团的聚硅酸乙酯混合物以及主要成分为水玻璃和硅氧烷共聚物的加固剂材料可用于潮湿环境下遗址的本体加固保护。潮湿地区水的治理对于考古土遗址的保护具有重要意义，刘佑荣等[1]在潮湿古遗址保护中采用防雨棚、高分子化学材料滴注加短锚的边坡加固方案，提出地面防渗铺盖加排水暗沟的治水方案。但是，对于考古发掘土遗址坍塌破坏的防治加固的研究相对较少，还没有规范性的保护加固方法可以借鉴，对于加固后的效果检验方法同样处于探索阶段。目前针对现场土遗址加固试验的效果检验方法多停留在外表观测，而科学化的监测手段应用较少，仅定性描述，评价方法单一不能全面评判加固方法的可靠性。因此在夯筑加固效果评估中，引入更全面的评价指标和更科学化的监测方法，向定量方向发展是完善夯筑加固效果评估的发展趋势。

通过在杭州地区开挖模拟探方，对探方坍塌进行夯筑加固，为更全面科学评价夯筑加固效果，引入声波检测仪、Stevens携式土壤水分传感器、测斜孔监测仪器对模拟探方加固坑壁进行波速、含水率、相对位移值监测，选取坍塌规模较大的西侧坑壁作为研究对象并对监测数据进行了深入定量分析，检验了此种方法在夯筑加固效果评价中的应用效果，为其他潮湿地区土遗址夯筑加固效果评估方法提供参考。

1　潮湿环境考古土遗址模拟探方概况

1.1试验地点及工程地质概况

现场试验选择在浙江省科技考古与文物保护技术研究试验基地内。该场地位于浙江省杭州市浙江大学紫金港校区。

试验现场勘察表明，试验场地地层自上而下依次是：1)素填土，土体厚度80cm。2)杂填土，主要由砖块、水泥块及夹杂其中的碎土组成，土体厚度35cm。3)素填土，土体厚度35cm。4)淤泥质粘土，灰黑色，土质均匀，流塑，土体厚度20cm。5)黄色粘土，软塑，小孔隙发育，土体厚度70cm。6)青灰色粘土，土质均匀，可塑。各土层的物理力学参数如表1所示。

1.2模拟开挖方案

模拟探方尺寸：长宽深为5m×5m×2.3m，除南侧坑壁采用台阶式开挖外，其余三侧均采用直立式开挖。探方周边1m外布设截排水沟，宽1m，深2.7m，并采用渗透性较好的砂砾石回填。初始地下水位为地下0.8～1.0m，通过在截排水沟内埋设排水井，可控制模拟探方周边的地下水位至地下2.0～2.4m。

1.3考古探方坍塌状况

人为抬升截排水沟内的水位使之恢复至天然水位后，探方内部出现积水。由于地下水的作用使得模拟探方四周坑壁的土体软化，物理力学参数降低以及地下水静水压力作用下，造成探方四周坑壁均出现不同程度坍塌破坏。西侧坑壁最为严重，表现为整体性滑塌破坏，另三侧坑壁仅局部出现坍塌破坏(图1)。具体的坍塌状况为：

1) 东侧坑壁下半部位发生坍塌。坍塌尺寸为长3.1m，宽1.4m，深0.4m。

2) 南侧坑壁台阶右下部位发生局部坍塌，呈现大面积片状剥落。坍塌尺寸为长1.8m，宽1.6m，深0.2m。

3) 西侧坑壁发生整体性滑塌，坍塌尺寸为长4.0m，宽2.5m，深1.1m。

4) 北侧坑壁左侧部分发生大面积坍塌，坍塌尺寸为长2.3m，宽2.0m，深0.6m。

图1　四周坑壁坍塌现状Fig.1　Collapse status of pit wall

1.4加固方案

在加固方案选取过程中，遵循改善力学平衡状态，最大限度恢复原状原则。常规工程支顶虽然可以改善力学平衡状态，但是与土遗址的属性不符。本研究中选取了在西北干旱地区土遗址加固中常用的加固工艺即夯筑支顶工艺，不仅使发掘土遗址的稳定状态得到大幅提升，而且基本可以恢复至坍塌破坏前的状态。夯筑材料采用烧料礓石改性土，已有研究表明通过适当添加烧料礓石，夯筑土的抗冻融、抗水、耐碱及耐温湿度特性有明显提升[6，7]。加固工艺按如下流程进行：采取人工降水措施，将模拟探方地下水位降至模拟探方坑底以下(距地表2.0～2.4m)；清理模拟探方底部坍塌物。通过室内击实试验获取烧料疆石与坍塌粘土的最优含水率(烧料疆石与坍塌粘土按1∶9配制)，按最优含水率配置改性土；安装模具后逐层夯筑并按设计要求逐层埋设玻璃纤维加筋体，玻璃纤维锚杆直径为18mm。详细加固设计图如图2。

图2　西侧坑壁加固设计图Fig.2　Reinforcement design of the westside in pit wall

2　监测方案

2.1监测思路

潮湿地区土遗址修复完成后，其夯筑加固效果及后期自身稳定情况对于现场遗址保护、展示、发掘具有重要意义。土遗址加固效果检测不同于一般工程，具有文物属性，任何监测手段均不可对土遗址造成损坏，本研究选取加固坑壁表层含水率、弹性波速及整体水平位移三个因子来表征加固后坑壁稳定性变化趋势，进而对采取的加固效果进行评估。潮湿地区地下水对于土遗址的盐害及劣化作用明显[8，9]，且烧料礓石改性土强度期龄增长规律与水的含量关系密切，所以通过含水率监测查明加固土遗址初始含水率、含水率变化规律、最终稳定下含水率情况对于改性土自身强度的变化规律的认识有重要意义，含水率监测采用TDR法(时域反射法)[10，11]。由于检测过程不允许出现对加固后坑壁造成破坏的情况，所以只能采用波速的变化情况间接反映自身强度的变化情况。已有研究表明材料的波速与其单轴抗压强度间存在正相关的关系[12-14]，即通过监测波速时间变化规律结合含水率的变化规律了解改性土强度期龄增长规律，最终反映加固体的稳定性情况。通过对加固土遗址的相对位移监测可准确得出加固坑壁的位移变形规律，判断坑壁整体的稳定变化情况。

2.2监测项目

1) 夯筑体表层含水率。 含水率检测中采用Stevens公司生产的便携式土壤水分传感器为频率反射仪，工作频率为50MHz。通过测量土壤的介电常数来获得其它参数。仪器由POGO portable soil sensor便携式土壤传感器、Stevens Hydraprobe探针和掌上电脑PDA等3部分组成。

2) 夯筑体波速。 为查明坑壁波速随时间变化规律，现场试验中采用超声脉冲穿透法，试验仪器采用中国科学院武汉岩土力学研究所生产的RSM-SY5(T)型智能声波检测仪。选用合适的换能器频率，采样间隔为0.1μs，采用自动触发、连续采样方式记录穿过试样的波形。监测过程中首先将监测区域表面打磨，保证接触面的平整度，添加凡士林耦合剂，使波形精确稳定。

3) 坑壁位移监测。 坑壁位移通过埋设测斜管采用活动式测斜仪进行监测，由监测数据可分析出坑壁在垂向范围内各点的水平位移情况。本次试验中测斜仪采用JTM-U6000FA型活动式垂直测斜仪，测斜管采用JTM-G7600A型高精度PVC测斜管，测斜管长1.5m、直径65mm。

2.3监测布置

监测布置如图3所示。

图3　监测点分布示意图Fig.3　Distribution of monitoring points

测斜管埋设在西侧坑壁中间部位，距坑壁边缘0.5m处，由于测斜管长度与测斜仪自身的局限性，位移监测点为测斜管位置由地表至地下1.5m区间内，每隔0.5m一个监测点即0.5、1.0、1.5m三处。

含水率监测区域位于东侧坑壁距北侧坑壁1.0m处，监测点沿垂向分布，共18个监测点，第一个监测点距地表0.5m，监测点间隔为0.1m。

波速测量共分为两个区域W-1、W-2，均位于坑壁中间部位，监测区域中心位置距模拟探方坑底0.6m、1.2m。

2.4监测频率

参照《建筑基坑工程监测技术规范》(GB 50497-2009)，在模拟探方坑壁夯筑加固完成初期，三项监测均采用2次/天的监测频率，随时间推移各项指标趋于稳定后，适当降低至1次/天，夯筑加固完成，对各监测点进行三次监测选取平均值作为初始值。

3　监测结果与分析

3.1表层含水率

测得含水率—时间变化和含水率变化量—深度变化曲线见图4、5所示。

由图4可知，加固完成初期夯土含水率在25%～45%，随坑壁深度增加含水率逐渐升高，随时间推移各监测点含水率均呈现降低趋势。根据变化规律可将9个监测点分为三组：1)H-2、H-4、H-8监测点，3～5天即达到稳定状态，维持在40%左右，含水率降低幅度达2.3%～7.4%；2)H-6、H-10、H-12监测点，8～10天达到稳定状态，维持在30%左右，含水率降低幅度分别为10.1%、25%、30%；3)H-14、H-16、H-18监测点，12～15天达到稳定状态，三个监测点含水率相差较大，分别维持在20%、22.5%、10%，存在一定幅度波动，含水率降低幅度分别为37.5%、24%、52.2%。可见随深度增加含水率达到初始稳定时逐渐降低，由15天降低至3天，且含水率的变化量逐渐减小由52.2%降低至2.3%。图5可以更为直观看出含水率变化量随坑壁深度的增加而降低，0.5～1.6m含水率变化明显，1.6～2.2m变化相对较小。

图4　含水率—时间变化曲线Fig.4　Curves of water content and time

图5　含水率变化量—深度变化曲线Fig.5　Curves of water content variable quantity and depth

在夯筑完成初期，墙体的含水率均相对较高在25%～45%，主要是由于回填加固材料采用水硬石灰改性土，在硬化中需水的参与，所以与粘土混合过程中需适当调节含水率。模拟探方周边埋设有截排水沟通过排水井已实现人工控制在地下，在夯筑加固以及后期监测过程中水位控制在地下2.0～2.4m范围内上下波动(受设备限条件限制水位仅能控制在一定范围内，不能控制于一点不变)。即坑壁2.0m下部土体受地下水周期性补给，所以含水率变化量相对较小，受地下水毛细水的补给作用2.0～1.6m范围坑壁含水率变化量同样相对较小，1.6m上部地下水毛细作用逐渐减小，水分补给源缺失所以含水率降低明显。

3.2表层波速

图6为两处监测区域，波速的变化情况。通过线性拟合得出两处区域波速—时间的公式如表2。

图6　波速—时间变化曲线Fig.6　Curves of wave velocity and time表2　监测区域波速与时间拟合关系Table 2　Correlation between wave velocity and time

监测区域拟合方程相关系数W-1y=0.2604+0.0056xR2=0.75W-2y=0.6055+0.0127xR2=0.79

可以看出随时间推移波速均呈现逐渐上升趋势，而波速与强度存在正相关关系[10]，由于料疆石改性土的波速与强度之间的对应关系研究相对较少，并不能定量得出强度的变化值，但可定性看出夯筑土强度在逐渐增强。根据两处区域的监测曲线对比可知，W-2的初始波速0.617km/s高于W-1的0.244km/s。由拟合曲线的斜率可知，W-2区域剪切波速随时间的增加速度较W-1区域快。可见W-2区域夯筑完成初期强度要高于W-1区域，且在后期硬化过程中也较W-1区域快。

究其原因为W-2位于W-1底部，工艺流程中首先夯筑W-2区域，而后是W-1区域。在夯筑W-1区域过程中位于其底侧的W-2区域仍旧受夯锤震动影响密实度增加，同时随夯筑不断进行W-2上部承受的重量较W-1重，使得W-2初始强度高于W-1。由图5可知，含水率随坑壁深度的增加而升高，即W-2处含水率高于W-1，而料疆石硬化过程中水硬性、气硬性均有水的参与，所以W-2料疆石硬化过程相对较快，同时夯筑体自重一直作用在此区域，因而造成W-2区域强度在后期增加较快。

3.3坑壁位移

夯筑加固完成后测斜管监测数据随时间的变化曲线如图7所示，图中位移正方向表示水平向模拟探方内侧位移。测得相对位移—深度变化曲线见图8。

图7　相对位移—时间变化曲线Fig.7　Curves of relative displacement and time

图8　相对位移—深度变化曲线Fig.8　Curves of relative displacement and depth

由图7可知，三处监测点均出现向模拟探方内侧的位移，且在前4天内相对位移值逐渐增加，1.5m处增大至0.68mm，而后降低至0.4mm相对峰值位移降低了41.4%，并在0.4mm附近出现无规律波动；1.0m处在第4天时增大至0.4mm，而后降低至0.15mm相对于峰值位移降低了62.5%，并在此附近出现波动；0.5m处在第5天时增大至0.18mm，而后降低至0.075mm相对峰值位移降低了59.0%，并在此附近上下波动。综上可以看出在夯筑加固完成的前4～5天坑壁的水平位移值逐渐增大的，且相对位移值随着深度的增加而增大，这是由于夯筑完成后坑壁临空面的出现，坑壁在主动土压力作用下而引起的，深处的土体受上部土体自重作用主动土压力作用更为明显，所以相对位移值呈现沿深度增加的趋势；而后期的相对稳定阶段各监测点的相对位移值均出现无规律的上下浮动现象，较峰值位移降低了40%～60%，相对位移值逐渐趋于稳定，其主要原因是应力重分部、夯筑土体自身强度逐渐增高等因素，出现无规律性波动。结合现场调查其主要原因是周边地下水作用，在试验过程中人为控制周边地下水水位，受排水设备限制试验中水位仅控制在2.4～2.0m范围内，并不能控制在一定高度维持不变。在水位位于较高处时，一方面受地下水作用土体的重度增加，另一方静水压力增加，造成坑壁主动土压力增大进而造成位移增加；地下水位于低处时，土体的重度降低，静水压力消失同时会出现负孔隙水压力情况，且坑壁后侧土体的孔隙率增加成疏松状，从而造成位移减小情况。结合测斜孔监测数据位移值均处于毫米级相对较小，可以看出夯筑加固后模拟探方坑壁是稳定的。

3.4讨论

模拟探方坑壁表层含水率最终稳定状态含水率为10%～40%，随深度增加而升高，可见含水率依旧处于较高水平，尤其模拟探方坑壁底部，不利于土遗址发掘探方的稳定性；坑壁表层的波速呈上升趋势，加固后坑壁土体初始强度随深度的增加而提高，烧料疆石与坍塌粘土硬化过程随时间逐渐进行，夯筑土的强度在不断提升，有利于土遗址发掘探方的稳定性；加固后西侧模拟探方坑壁三处监测点的相对位位移增量平均值为0.10～0.35mm，夯筑后坑壁前4～5天内位移值逐渐增大，且位移值随坑壁深度的增加而升高，后期趋于稳定，仅受地下水位波动影响其位移值出现无规律波动。基于三个因子监测数据结果，除波速还存在上升趋势外含水率与相对位移增量均达到动态平衡状态(存在无规律的波动情况)，结合稳定状态的相对位移增量可知加固后的模拟探方是稳定的，采用夯筑支顶的加固方法是有效的。

就监测手段而言，具有操作便捷、合理的，可多次测量且对土遗址本体几乎没有损坏。试验过程中仍旧存在很多问题有待解决，如波速与强度的对应关系，在岩石、混凝土等领域均已做了大量研究[15，16]。利用波速可推算强度，而对于土遗址加固材料方面的研究相对较少，无法通过波速获取强度。通过监测可得出含水率、波速、相对位移增量的具体数值，可从一定程度上判别采用的加固对于土遗址保护是成功或是失败。但是对于夯筑支顶加固效果评估中欠缺阈值，难以判断加固效果优良差，还需后期更为深入的研究。

4　结　论

1) 模拟探方坑壁表层含水率随深度的增加而升高，后期含水率变化值减小，达到稳定的时间逐渐降低。2) 加固后坑壁土体初始强度随深度的增加而提高，且后期硬化过程也较上部区域快，土体强度随时间逐渐增加。3) 夯筑后坑壁前四五天位移值逐渐增大，且位移值随深度的增加而升高。后期趋于稳定，受地下水位波动影响其位移值出现无规律波动。4) 数据表明加固后模拟探方稳定性良好，采用改性土夯筑支顶的加固方法是合理的。即采用采用波速测定，TDR温湿度监测、测斜管监测手段，结合分析数据的变化规律是可以对夯筑加固效果做出较为科学的评估。

致谢：感谢浙江大学与浙江省科技考古与文物保护技术研究所为试验提供现场场地，敦煌研究院文物保护技术服务中心协助课题组开展了加现场的加固工作。

参考文献：

[1] 刘佑荣， 陈中行， 周丽珍. 中国南方大型古遗址主要环境地质病害及其防治对策研究[J]. 岩石力学与工程学报， 2009， 28(S2)：3795-3800.

LIU You-rong， CHEN Zhong-xing， ZHOU Li-zhen. Research on prevention countermeasure and main geoenvironmental cause of large-scale ancient sites in South China [J]. Chin J Rock Mech Eng， 2009， 28(S2)：3795-3800.

[2] 王有为，李国庆. 潮湿环境下的土遗址加固保护材料筛选试验研究——以福建昙石山遗址为例[J]. 文物保护与考古科学， 2014， 26(1)：8-21.

WANG You-wei， LI Guo-qing. Experimental study on the selection of materials for reinforcement and protection of earthen archaeological sites in humid environments-On the Fujian Tanshishan site [J]. Sci Conserv Archaeol， 2014， 26(1)：8-21.

[3] 周双林， 杨琴， 张鹏宇， 等. 潮湿土遗址隔水防潮技术对比研究[J]. 东南文化， 2009， (2)：95-98.

ZHOU Shuang-lin， YANG Qin， ZHANG Peng-yu，etal. Research on the waterproof technique of moist archaeological earthen sites[J].Southeast Cult， 2009，(2)：95-98.

[4] 王彦兵， 王思敬， 李黎， 等. PS对潮湿环境土遗址加固潜力探讨[J]. 桂林理工大学学报， 2012， 32(4)：537-542.

WANG Yan-bing， WANG Si-jing， LI Li，etal. Potassium silicate potential for earthen relics protection in moist areas [J]. J Guilin Univ Technol， 2012， 32(4)：537-542.

[5] 周环， 张秉坚， 陈港泉， 等. 潮湿环境下古代土遗址的原位保护加固研究 [J]. 岩土力学， 2008， 29(4)：954-962.

ZHOU huan， ZHANG Bing-jian， CHEN Gang-quan，etal. Study on consolidation and conservation of historical earthen sites in moisture circumstances conservation of Tangshan Site in situ [J]. Rock Soil Mech， 2008， 29(4)：954-962.

[6] 李黎， 赵林毅， 李最雄， 等. 中国古建筑中几种石灰类材料的物理力学特性研究[J]. 文物保护与考古科学， 2014， 26(3)：74-84.

LI Li， ZHAO Lin-yi， LI Zui-xiong，etal. Study on the physical and mechanical properties of several lime materials in ancient Chinese architecture [J]. Sci Conserv Archaeol， 2014， 26(3)：74-84.

[7] 孙延忠. 水硬性石灰改性土修复加固材料性能研究[J]. 文物保护与考古科学， 2014， 27：27-30.

SUN Yan-zhong. Study on the performance of hydraulic lime modified soil materials [J]. Sci Conserv Archaeol， 2014， 27：27-30.

[8] 王旭东. 潮湿环境土遗址保护理念探索与保护技术展望[J]. 敦煌研究， 2013，(1)：1-6.

WANG Xu-dong. Exploration of conservation philosophy for earthen sites in humid environments and an outlook on Future conservation technology [J]. Dunhuang Res， 2013， (1)：1-6.

[9] 夏寅， 李蔓， 张尚欣， 等. 遗址博物馆内土遗址本体可溶盐和霉菌危害预防与治理的进展[J]. 文物保护与考古科学， 2013， 25(4)：115-119.

XIA Yin， LI Man， ZHANG Shang-xin，etal. Prevention and treatment of soluble salt and fungal damage to earthen ruins in site museums[J]. Sci Conserv Achaeol， 2013， 25(4): 114-119．

[10] 李道西， 彭世彰， 丁加丽， 等. TDR在测量农田土壤水分中的室内标定 [J]. 干旱地区农业研究， 2008， 26(1)：249-252.

LI Dao-xi， PENG Shi-zhang， DING Jia-li，etal. Laboratory calibration on measurement of field soil moisture using TDR[J]. Agr Res Arid Areas， 2008， 26(1)：249-252.

[11] 吴月茹， 王维真， 晋锐. TDR测定土壤含水量的标定研究[J]. 冰川冻土， 2009， 31(2)：262-267.

WU Yue-ru， WANG Wei-zhen， JIN Rui. The calibration of measurement of soil watercontent using Time domain reflectometry (TDR)[J]. J Glaciol Geocryol， 2009， 31(2)：262-267.

[12] 张阳明， 王荣璟， 张家铭， 等. 水泥土单轴抗压强度与波速关系试验研究[J]. 地质科学情报， 2002， 21(3)：94-96.

ZHANG Yang-ming， WANG Rong-jing， ZHANG Jia-ming，etal. Study of the relationship between the single axis compressing strength and the ultrasonic velocity of the cement-soil [J]. Geol Sci Technol Inf， 2002， 21(3)：94-96.

[13] 梁爱华， 王建华. 饱和对水泥改良土抗压强度与弹性波速及其相关性的影响[J]. 中国铁道科学， 2005， 26(6)：58-62.

LIANG Ai-hua， WANG Jian-hua. Effect of saturation on elastic wave velocity and compressive strength of cement soil and their correlation [J]. China Rail Way Sci， 2005， 26(6)：58-62.

[14] 李黎， 赵林毅， 王金华. 我国古代建筑中两种传统硅酸盐材料的物理力学特性研究[J]. 岩石力学与工程学报， 2011， 30(10)：2120-2127.

LI Li， ZHAO Lin-yi， WANG Jin-hua，etal. Research on physical and mechanical characteristics of two traditional silicate materials in chinese ancient buildings [J]. Chin J Rock Mech Eng， 2011， 30(10)：2120-2127.

[15] 刘向阳， 刘毅岱， 李俊. 用纵波波速推算混凝土抗压强度的对比试验及其分析[J]. 无损检测， 2001， 23(9)：388-413.

LIU Xiang-yang， LIU Yi-dai， LI Jun，etal. Comparative test and analysis of the calculation of concrete compressive strength by longitudinal wave velocity [J].Nondest Test， 2001， 23(9)：388-413.

[16] 邓昌宁. 超声回弹综合法检测混凝土强度中波速测量方法研究[J]. 北方交通， 2013，(1)：42-45.Deng Chang-ning. In detecting strength of concrete by ultrasonic-rebound combined method velocity of pulses measurement Method Research [J]. Northern Commun， 2013，(1)：42-45.

(责任编辑潘小伦)

收稿日期：2015-10-08；修回日期：2015-12-28

基金项目：国家科技部十二五科技支撑项目资助(2013BAK08B11)

作者简介：曾俊琴(1976—)，女，2004年本科毕业于西北师范大学博物馆学专业，敦煌研究院敦煌学信息中心馆员，主要从事文物保护文献信息收集与整理研究，E-mail: gqinglin@163.com

文章编号：1005-1538(2016)02-0078-07

中图分类号：K878，TU311

文献标识码：A

Evaluation of the effects of reinforcement on rammed earth in a damp environment in a model archaeological site

ZENG Jun-qin1， CHEN Peng-fei2, ZHANG Jing-ke2, CHEN Wen-wu2, YANG Shan-long1

(1． Conservation Research Institute of Dunhuang Academy, Dunhuang 736200, China;2．KeyLaboratoryofMechanicsonDisasterandEnvironmentinWesternChina,MinistryofEducation;CollegeofCivilEngineeringandMechanics,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,China)

Abstract:In order to evaluate the effects of reinforcement of earthen archaeological sites in damp environments, on-site experiments were done to reinforce a simulated archaeological excavation unit in Hangzhou City. The wave velocity, water content, and relative horizontal displacement of a reinforced pit wall after reinforcement were measured. Then the stability of the simulated archaeological excavation unit was evaluated, expecting that of done in a quantitative, scientific way, reference information for assessment of the reinforcement effects could be obtained in other earthen archaeological sites. Experimental results show that the deeper the earth, the higher the water content on the surface of the pit wall; that the initial strength and the hardening process of soil ramming increase as the depth increases;that the strength of ramming soil increases as time goes on; that 4～5 days after reinforcement, the displacement accelerates; and that the deeper in the body, the bigger the displacement.The research results show that deformation monitoring is a useful scientific method to evaluate the stability of the reinforcement. Surface moisture and wave velocity monitoring are reasonable parameters for measuring the strength of rammed earth.

Key words:Damp environment; Earthen archaeological sites; Assessment; Water content; Wave velocity