土遗址病害研究新进展与展望

孙满利　陈彦榕　沈云霞

内容摘要：我国土遗址资源丰富，“十一五”以来，开展了大量土遗址病害研究，取得了重要进展。系统总结梳理了“十一五”以来土遗址病害研究的新进展，结果表明：干旱区土遗址病害认识逐步深入，分类体系逐步形成，但系统性、区域性规律的总结与研究以及潮湿地区土遗址病害研究相对较少;新技术在土遗址调查中发挥的作用和效果还不明显，调查手段急需取得较大突破;土遗址病害机理研究不断深入，但多以定性和单因素作用机制研究为主，研究方法急需突破。定量劣化过程机制和多因素耦合作用机制研究将会成为土遗址保护技术研发的突破口。

关键词：土遗址;保护;病害;机理

中图分类号：K854.3;K878.8  文献标识码：A  文章编号：1000-4106（2022）02-0136-13

New Progress and Prospects in Research on Earthen Site Deterioration

SUN Manli CHEN Yanrong SHEN Yunxia

（College of Cultural Heritage， Northwest University， Xi’an， Shaanxi 710127）

Abstract：Since the eleventh Five-Year Plan， a great deal of research on earthen site deterioration has been carried out in Chinaand important progresshas been achieved. This paper systematically summarizes these new findings and takes a brief look at promising areas for further research. （1） The understanding of earthen site deterioration in arid areas has been gradually deepened， and aclassification system for types of erosion has now been formed; （2） less research has been undertaken to summarize and study systematic and regional patternsof deterioration， particularly in the case of humid environments; （3） the role and effect of new technologies in the investigation of earthen sites is not yet clear and major breakthroughs in investigative methods are urgently needed; （4） research on the chemical mechanisms of earthen site deterioration has made significant progress， but most researchhas focusedon qualitative，single factor mechanisms， and breakthroughs in research methodology are sorely needed. The authors believe that research on the mechanisms that drive the process ofquantitative deterioration and on multifactor coupling mechanisms will provide the next major breakthroughs for the research and development of earthen siteconservation technologies.

Keywords：earthen sites; conservation; deterioration; mechanism

我國土遗址具有规模大、分布广、数量多等特点。土遗址的建筑形式和建造技法多样，主要有直接夯筑或版筑、生土挖造、土坯或土块砌筑、垛泥砌筑和木骨泥墙等。据统计，我国已公布的八批全国重点文物保护单位中，土遗址共1251处（图1），涉及古遗址、古墓葬、古建筑、近现代重要史迹及代表性建筑等多类文物，其中古遗址占绝大多数。土遗址病害的研究是土遗址保护工作的基础，“十一五”以来，随着土遗址保护工作的持续开展，学界围绕土遗址病害展开了深入研究，取得了系列成果，丰富了土遗址病害基础研究的理论和方法，为土遗址保护技术的研发与集成提供了坚实的基础。

一 土遗址病害调查与研究

1. 土遗址病害调查与分类

近年来，学界围绕土遗址病害的调查与认知开展较多研究。西北地区野外土遗址仍是研究热点。孙满利[1]、刘炜[2]通过现场调查，总结了西北地区遗址主要病害和北方土遗址主要病害分布特征。梁涛[3]认为新疆土遗址病害主要有9类。江红男[4]、郝宁[5]、孙满利[6]、周鹏[7]、赵冬[8]、张光伟[9]调查分析了吐鲁番地区土遗址、高昌故城、交河故城、哈密境内烽燧、焉耆县七个星佛寺遗址、安迪尔古城的主要病害类型。赵海英[10]、雷宏[11]调查甘肃境内长城、嘉峪关墩台遗址的主要病害类型;丁梓涵[12]认为甘肃山丹县明代夯土长城的结构稳定性病害主要有裂隙（缝）、冲沟、掏蚀、坍塌四类;孙满利[13]调查分析了甘肃寿昌城表面风化病害分类。杜昱民[14]、苏娜[15]调查分析了青海明长城的典型病害类型和病害发育特征。郭青林[16]、唐智亮[17]、胡永祥[18]调查了宁夏银川西夏陵六号陵、中卫姚滩段长城四方墩、固原市原州区土遗址的主要病害类型。徐路[19]、赵凡[20]、傅鹏[21]调查了陕西榆林市榆阳区的长城、建安堡、石峁遗址的土遗址病害类型。

潮湿地区和室内土遗址病害认知研究也逐步开展。张学超[22]调查了良渚遗址的四种主要病害。豆静杰[23]调查了西安半坡遗址的四类主要病害。王彦汶[24]认为晋阳古城西城墙墙体的病害有墙体裂隙、顶面冲沟、表层剥蚀和酥碱以及植物破坏。杨强义[25]调查认为丹凤门遗址的病害有酥碱掏蚀和裂隙（缝）等五种病害。张丹[26]认为秦陵百戏俑坑K9901陪葬坑土遗址的主要病害有裂缝、坍塌、盐析等六种。王思嘉[27]调查跨湖桥遗址保护厅内土遗址病害主要以粉化和返碱为主。

部分学者进行了土遗址盐害的分析与调查。杨善龙[28]调查表明西北地区土遗址中易溶盐阴、阳离子类型。蔺青涛[29]调查表明甘肃锁阳城墙体中易溶盐主要以NaCl，NaSO4为主。张慧[30]研究表明陕西土遗址白色物质主要为石膏。胡红岩[31]、王永进[32]、黄四平[33]、吕功煊[34]、周莉莉[35]、唐静[36]、钱玲[37]通过对秦兵马俑坑和汉阳陵东门阙土、汉阳陵外藏坑、唐皇城含光门遗址、秦始皇帝陵土遗址、秦陵百戏俑坑隔墙、洛阳含嘉仓土遗址和三门峡虢季墓遗址的调查，确定其中可溶盐主要是Na2SO4、NaCl、CaSO4，也有KNO3、NaNO3和少量镁盐。张彩红[38]调查表明北京玉皇庙山戎墓土遗址的易溶盐是Na2Ca（SO4）2、Na2SO4、NaCl，微溶盐有CaSO4和CaSO4·2H2O，少量的CaCl2·6H2O、KNO3、KCl、MgCl2、K2SO4和MgSO4等。钱玲[39]调查表明湖北熊家冢主要为复合盐CaNa2（SO4）2及CaCl2·2H2O。钱玲[40]调查发现北京老山汉墓主要易溶盐为Na2SO4、Na2SO4·10H2O、NaCl、Na12Mg7（SO4）13·15H2O，微溶盐为CaSO4、CaSO4·2H2O，少量的CaCl2、KNO3、KCl、MgCl2、K2SO4、MgSO4等盐分。徐晓君[41]认为在一定温度下，土样浸出液电导率随土样含水率的增大呈幂函数减小。

土遗址表面植物和微生物病害研究方面，杜维波[42]调查西北地区典型土遗址的植物区系特征和群落特征，表明植物多样性低，并已完全融入当地生态环境。王菲[43]调查表明应昌路古城、元上都、辽上京等遗址上优势植物主要为羊草、冰草、紫羊茅、马蔺、旋覆花等草本植物。徐淼[44]、程蓓[45]、赵晓文[46]、刘甜[47]调查了汉阳陵帝陵封土、阿房宫前殿、汉长安城、杜陵等遗址的植被状况，查明了植被的种类。

土遗址表面微生物因环境不同有较大差异。武发思认为山西翼城考古发掘遗址表面主要腐蚀真菌是假散囊菌属、链格孢属和小不整球壳属成员[48];良渚北城墙表面主要为蓝藻门念珠藻属类群，硅藻门菱形藻属与褐指藻属类群次之，蓝藻门壳藻属与绿藻门最少[49];长沙铜官窑谭家坡遗迹馆内遗迹表面主要为尖孢镰刀菌、白腐菌、荷叶离褶伞[50]。付彤彤[51]认为李渡酒窖土遗址中的优势真菌主要为丝状真菌和酵母。赵岗[52]确定大唐西市土遗址苔藓为四川湿地藓。

病害分类及环境分区研究逐步开展。孙满利[53]提出了干旱区土遗址病害分类体系。张明泉[54]提出了环境干湿度的五个评判指标。张虎元[55]对潮湿土遗址病害进行了分类。孙满利[56]提出了土遗址病害评估体系。邬雪江[57]探讨了土遗址病害的评估模型。

2. 新技术在土遗址调查中的应用

近年来，新技术在土遗址调查中的应用也逐步开展。汪万福[58]、徐瑞红[59]、王伟[60]应用探地雷达技术探测土遗址中植物根系分布与内部缺陷。李秋英[61]采用工程测量技术、激光扫描测量技术和三维测量技术对土遗址形变和病害实施监测。杨蔚青[62]、陆珏[63]、丁吉峰[64]、Nicola Lercari[65]将三维激光扫描技术应用于遗址信息采集、监测与评估。Yukiyasu Fujii[66]采用数字立体摄影技术对土墙表面形态进行了记录。张腾波[67]、付力[68]、张三福[69]将地面激光雷达技术、无人机影像技术应用于土遗址精细测绘。白云峰[70]研究了多视角三维重建技术在土遗址调查中的应用。江紅南[71]集成空间信息技术实现大型土遗址的信息采集。Arianna Campiani[72]采用遥测数据分析泥砖墙壁和表面变化信息。

申喜旺[73]运用高密度电阻率法有效判别土遗址墙体内部夯实情况和雨水渗透影响深度。杨善龙[74]采用高密度电法和红外热成像技术调查了北庭故城西大寺东墙盐分分布规律。郭青林[75]研究了采用电导率法对土遗址可溶盐的快速测定。王同瑞[76]研究了红外热像检测技术测试土体温度。龙雨[77]采用图像处理技术分析土遗址裂隙宽度。张金风[78]探讨了硬度测量在土遗址中应用的技术要求。张虎元[79]研究了微波炉法在现场测定遗址土含水率的可靠性。

二 病害的形成与劣化机理

1. 土遗址表层渐进式劣化机理研究

土遗址病害的形成与发育始终是土遗址与环境相互作用的结果。孙满利[80]系统论述了交河故城各种病害形成的机理。邵明申[81]认为建筑材料的劣化主要是密度、粒径分布、可溶性盐类、矿物、机械强度等基本性能，与环境因素的相互作用。苏娜[82]认为青海明长城冲沟的发育主要取决于集中降水量，片状剥离的发育程度受降水量、蒸发量和气温的影响，生物病害的发育与降水量、日照时间密切相关，掏蚀的主要影响因素为最大风速及大风日频次。杜昱民[83]认为海拔对青海明长城生物病害、片状剥离、洞穴以及掏蚀等4种典型病害存在一定影响，其中对片状剥离、洞穴以及掏蚀3种病害影响尤为显著。冯永亨[84]认为环境湿度、地下水位及室外降雨对南越王宫博物馆土遗址展区土壤含水率变化均有一定的影响。陈毅[85]认为土遗址劣化时表部土体的孔隙总体积和表面分形维数逐渐减小。胡玮[86]提出了掏蚀病害影响因素的权重关系。

学界围绕环境影响因子的作用机制展开了较多研究。在温度因子方面，陈毅[87]研究表明日照是遗址风化的一个重要原因。张博[88]监测表明太阳辐射、墙体朝向、风化程度等因素影响墙体表面温度。张虎元研究认为夯土表面具有热性质差异的双层结构，热应力差的持续作用产生剥离病害[89]，并且遗址土的导热系数、热扩散系数、体积比热均随着遗址土的干密度含水率的增加而增加[90]。杨龙[91]研究表明粘粒组粘土矿物含量变化是剥离病害发育的内在原因。陈晓宁[92]解释了温度效应下墙体剥离病害的过程机制。杨龙[93]建立单介质裂纹扩展和双介质接触面疲劳劣化两种夯土表层热劣化剥离的半定量分析模型。张影会[94]通过现场调查总结了剥离病害与土的特性和环境因素关系。

关于冻融破坏的研究还不够深入。严耿升[95]认为在低含水率情况下，土质文物冻融破坏主要是矿物颗粒微结构损伤及矿物颗粒热胀冷缩造成的。刘炜[96]、陈雨[97]认为冻融导致遗址土的颗粒粒径变小，土颗粒间的孔隙变少，盐分逐渐充满孔隙。张启勇[98]认为土壤疏水性随冻融次数和干湿循环次数的增加而降低。

风蚀是西北干旱区土遗址受破坏的主要因素之一。严耿升[99]总结前人研究认为，粒径在0.05—1mm之间的土颗粒可以被风蚀;粒径在0.075—0.45mm之间易于被风蚀。谌文武[100]认为主风向30°区间内的掏蚀量显著增加。毛筱霏[101]认为风蚀量随风速増大呈现指数增长。匡静[102]认为土体风蚀量随氯盐含量增大而增加;NaCl的掺入与土体风蚀正相关，而Na2SO4的掺入能在一定范围内起到减轻风蚀损化的作用，掺入过少或过多则都会加剧风蚀[103]。崔凯认为盐分类型、盐分含量和挟沙风风速对风蚀有显著的影响[104];含盐土的风蚀模数与粗粉粒质量百分含量服从正指数法则[105];随着Na2SO4和NaCl的掺入量的增加，孔隙圆度和等效直径增大、充填比减小，风蚀速率呈现增长的趋势[106]。

围绕水对土遗址的作用，赵凡[107]、姚雪[108]认为降雨对陕西省榆林市榆阳区明长城破坏的影响因子包括降雨特点、遗址形态、土的性质、植物生长状况和地幔层;提出了干湿破坏、冲刷破坏和降雨导致的重力侵蚀三种雨蚀破坏模式。王建新[109]研究了新疆交河故城土遗址降雨条件下边坡内的渗流场分布，边坡顶部局部的暂态饱和区和底部含水率的增大影响了稳定性。崔凯[110]提出西北干旱区夯土遗址径流型冲沟发育的关键是夯土自身因素。王肃[111]研究了降雨过程中结皮层的分阶段变化特征。崔凯[112]对克孜尔尕哈烽燧、西夏王陵和明长城三个典型土质场地降雪期间的监测结果和室内模拟试验，证实了降雪导致不同程度的冻融循环和盐渍化耦合作用导致夯土劣化。谌文武[113]研究了积雪覆盖下，土样表面硬度劣化特征及影响因素。陈蒙蒙[114]认为降雨停止至雨后2h时间段内夯土体积含水量变化最为剧烈;潘崇根[115]认为湿润环境下的土遗址地下水位和空气湿度的波动是造成结构坍塌破坏、膨胀收缩破坏、生物病害、盐渍化病害、剥落等问题的主要影响因素。夏云云[116]认为湿度的极端变化对嘉峪关新砌墙体的风蚀影响最为强烈。杨强义[117]研究表明在毛细水作用下，干湿循环对土样裂隙、无侧限抗压强度、崩解速度、土颗粒粒径、孔隙的影响。任克彬查明在毛细水作用下，干湿循环对土的中孔体积、小孔体积、总孔隙体积影响趋势[118];粉土力学特性主要受粉土中黏粒“三维网架”的均匀收缩和局部破坏所控制[119]。汪娟丽[120]研究表明在水分运移过程中，土遗址土壤团粒内部水分存在小孔吸附的束縛水和大孔吸收的自由水两种形态。王雨佳[121]认为三星堆遗址裂隙率与含水率的关系呈非线性反比。曲瑾[122]认为三星堆月亮湾城墙剖面干燥过程中以干缩应变为主，裂缝开裂位置与拉应变位置具有一定的相关性，当试样表面应变全部转化为压应变时，裂缝达到稳定状态。

在生物作用方面，赵晓文[123]认为根的直径与裂缝面积的相关性最高。刘甜[124]研究表明，植物根系对土壤性质影响最大和最小的植物分别是泡桐和构树。赵岗[125]认为大唐西市土遗址土壤中含钙量、含水量高、pH呈弱碱性等有利于四川湿地藓的繁殖。白贵斌[126]认为苔藓结皮和地衣结皮有效地减小了长城墙体病害的发生和发育。

可溶盐对土遗址劣化的作用是研究热点之一。靳治良[127]系统梳理了多孔介质中盐作用机理文献。崔凯研究表明随着Na2SO4和NaCl的含量的增长，土样抗拉、抗压和抗剪强度呈现衰减的规律[128];随着NaCl含量增高，遗址土发生崩解的时间延长、塑性变弱、抗风蚀能力降低、弹性波速衰减[129];随着含盐量增大，在干湿循环时试块的粗粉粒质量分数呈现递增的趋势，粒度分维值则出现递减的趋势[130];谌文武[131-132]认为随着盐分质量分数的增大，含盐土样的液限含水率、塑限含水率、塑性指数和渗透系数均逐渐减小。沈云霞[133]研究表明随着含盐量的增加，孔隙微观结构类型由骨架状向基质状过渡，颗粒粒径趋于均一化，整体结构较为松散。吕海敏[134]认为随着盐分含量的增加，含盐试样越不容易开裂，龟裂纹越不容易产生，并且龟裂纹的颜色逐渐加深。陈雨[135]认为含盐量越大，试块吸收热量的能力越强。张虎元[136]认为掺入NaCl增加了遗址土的导热系数。周莉莉[137]研究表明土体密度和粘粒含量过高或过低都会影响盐害发育。Y.Zhang[138]观察到随着NaCl含量的增加，CIF值、交点数、段数以及总裂缝长度减小，薄、厚试件分别以非正交裂纹和正交裂纹为主。张悦[139]研究表明NaCl对遗址土基质吸力几乎没有影响，但使总吸力在高含水率段增大2至3个数量级，且该差异随着含水率降低而减小，总吸力最终在数值上趋于相同。王锦芳[140]研究表明土遗址非饱和导水率随基质吸力的增大呈指数衰减。杨善龙[141]试验发现在毛细上升水分限定的情况下，土中毛细上升高度不高，为10cm左右。靳治良[142]试验表明盐分在重力作用下自上而下运移时的表观迁移速率均较自下而上饱和自然吸附运移时大。张丹[143]研究表明可溶盐主要聚集在土遗址表面0—3.0cm范围内。

2. 土遗址突变式失稳机制研究

土遗址的劣化可分为两类，表层渐进式劣化和突变式失稳破坏。围绕失稳机制，唐洪敏[144]提出了高昌故城夯土遗址四类情况的失稳模式和机制。刘正雄[145]认为高昌故城的失稳分为掏蚀性崩塌、开裂性崩塌、混合性崩塌、墙体倾覆、券洞塌落五类，并分析了五类病害的失稳机理。王旭东[146]认为在自重作用下掏蚀墙体稳定系数是掏蚀深度的二次函数。杨光辉[147]针对新郑门遗址提出了非线性介质本构关系。谌文武[148]、王南[149]对考古发掘现场基坑进行变形监测，表明随着距基坑边缘距离的增加，阶梯形墙体比竖向墙体更能有效地抵抗侧向位移;基坑沿深度方向水平位移呈降低趋势，孔隙水压力随时间呈现波动变化。

在稳定性分析方法方面，李桐林[150]使用IDA的方法分析了交河故城金刚宝座式塔土建筑遗址进行地震作用下的易损性和抗震能力。石玉成[151]将可靠度理论引入有限元动力分析中，使用蒙特卡罗法对骆驼城遗址进行抗震概率性分析。孔德政[152]运用Midas—GTS软件建立数值模型，判断不同长城段的动力响应及稳定性。谌文武[153]采用FLAC3D软件分析了地震作用下苏巴什佛寺佛塔位移、应力以及地震波的加速度放大系数和傅立叶谱。陈鹏飞[154]、王旭东[155]采用FLAC3D软件对潮湿环境中考古探方的稳定性进行预判。屈华楠[156]采用ABAQUS软件，使用强度折减系数法，探讨西安城墙结构的稳定灾变机理。姜枫[157]采用ABAQUS软件，分析了白口城遗址北城墙渗流应力耦合作用以及降雨条件下的稳定性问题。赵亮[158]采用ABAQUS有限元软件数值模拟了列车震动对长城稳定性影响。张海锋[159]采用蒙特卡罗随机有限元法，对台藏塔遗址结构安全状况进行评估。解静[160]采用物理模拟的方法对交河故城崖体的崩塌破坏机制进行探讨。王平[161]研究了甘肃河西地区原状、重塑遗址土的动模量、阻尼比、抗剪强度和土遗址地震作用下的动力响应。Georgios K[162]对库诺坦博教堂的结构评估和地震安全性进行研究，采用声学测试、损伤映射、环境振动测试揭示结构的模态响应。

关于地震和振动效应，胡明清[163]研究了地震作用下，土遗址的位移场和应力场特征。郭志谦[164]研究表明在地震动荷载作用下，在地台内部裂隙处和地基顶面边界处拉应力集中，地台以竖向位移为主。刘琨[165]研究表明在地震荷载作用下，高昌故城内城墙最大位移位于墙体中部，且墙体中部缺陷处更为显著;墙体凹陷、孔洞处出现应力集中。李桐林[166]研究表明地脉动由底部传至顶部，其速度存在放大效应。石玉成认为车辆越重、速度越快，振动幅值明显增大，振动幅值随着距离的增大总体上呈衰减趋势，但当场地较为松软且车辆较重时，在一定范围内振动幅值反而增大，墙体对振动会产生一定的放大效应，墙体顶部的振动效应要比墙脚明显[167];对于山丹长城而言，不同车辆振动条件下，径向和切向振动速度峰值绝大多数小于0.5mm/s，对长城文物影响较小，但竖向振动速度峰值较大，对文物产生较大影响[168]。王肃[169]认为模态频率曲线整体呈现波浪形式，总体上还是随着墩台高度的增加先增大后减小，墩台高度是影响模态频率的主要因素。艾胜红[170]对长城土遗址进行模态分析，揭示了土遗址的自振频率与风化层厚度、墩台几何尺寸、破损程度之间的关系。

三 病害研究存在的问题与展望

土遗址病害调查与机理研究是土遗址保护的基础。

第一，干旱区土遗址病害调查与分类研究方面。目前在病害调查方面开展了较多的工作，积累了较多的实践案例，基本涵盖了干旱区土遗址的所有病害，提出了较为成熟的土遗址病害分类体系，探索了土遗址病害的评估程序与方法。但是，干旱区土遗址病害仍然以散发、点式、案例研究为主，缺乏空间范围内系统性研究。土遗址病害的区域性分布、发育规律研究总结还不够深入，土遗址病害与区域环境关系、与土遗址建造材料、工艺和建造历史关系尚未完全建立，对土遗址保护管理的宏观指导性作用明显不足。另一方面，针对土遗址病害程度的研究仍处于定性阶段，不同病害的分级研究尚处于探索阶段，严重影响保护措施的针对性，影响保护效果。

未来在干旱区土遗址病害调查研究方面应着重加强两个方面研究，一是深入研究土遗址病害的分级，尤其是表层风化如片状剥蚀等的分级;二是开展干旱区土遗址病害与环境、建造材料、工艺、建造历史等的区域性规律的调查、总结与研究，编制干旱区土遗址病害分布区划。

第二，潮湿区土遗址病害调查方面。对于潮湿地区土遗址的病害调查、总结案例相对较少，潮湿地区土遗址病害的类型还不完善，病害的分类体系还没有完全确立，对病害与环境条件的关系认识还不够深入，尤其是考古发掘过程中的病害研究尚处于探索阶段。未来应进一步丰富潮湿地区土遗址病害研究案例，进一步总结潮湿地区土遗址病害，完善土遗址病害的分类体系。

第三，土遗址病害调查技术方面。土遗址病害的调查手段多采用常规地质工程的调查技术，但是，对土遗址内部状况的调查技术还不成熟，如裂隙深度、土体内部结构面等。已有的地质工程方法往往需要通过物探、面波等结合钻孔等查明土体内部构造，但对土遗址而言，钻孔等方法具有明显破坏作用;另外，现有的面波、探地雷达、声波等技术在针对土遗址小尺度调查时的精度和准确度一直难以达到要求。因此，土遗址内部高精度专用技术的研发任务十分紧迫。

土遗址浅表层病害分级探测技术一直没有取得突破性进展，严重影响土遗址病害分级分类保护，制约土遗址保护技术的应用与推广。研究风化厚度、风化程度的無损或微损并适合表面小尺度、高精度的勘测调查技术急需关键突破。

现有对土遗址病害实施持续无线监测的设备多借鉴相关行业的技术设备，未来应加强适合土遗址病害监测的小型化、无损、快速、便捷专用设备研发。

第四，病害机理研究内容方面。土遗址病害机理研究以单因素、定性为主，影响因素与病害之间关联程度的定量化研究不足。温湿度、风、降水、可溶盐等环境因素与土遗址病害的发展、发育和演变还没有成熟模型，多因素耦合作用模型尚处于探索阶段，制约了土遗址病害的评估、预报、预警技术发展，也影响到对土遗址病害实施精准保护的措施，造成土遗址新技术研发的瓶颈。土遗址稳定性分析依然延用地质工程中的边坡分析理论，其计算软件多借用已经开发成熟的边坡计算软件如FLAC3D软件、ABAQUS有限元软件等。针对夯土的层状结构和土坯的碎裂结构以及独立、孤耸等单体几何外形的稳定性分析理论还没有专门研究，也没有适合土遗址稳定性评价的专用软件。现有分析、评价手段精度和准确度不高，保护措施往往难以按照最小干预原则实施。

机理研究的突破必然会带动土遗址保护技术的重大进步。未来可从两个方面予以重点关注。一是土遗址浅表层风化与温度、湿度、降水、风沙的作用过程机制和定量关系的研究，建立病害与环境的定量数学和物理模型;在水盐作用、冻融作用、微生物作用等微观机理实现突破。二是研究土遗址不同工艺的本构模型，研发适合有限边界、在多种荷载作用下土遗址稳定性计算、评价方法，开发土遗址稳定性评价专用软件。

第五，病害机理研究方法方面。目前，土遗址病害机理研究的困境更多的是受到研究方法的制约。未来在机理研究方法尚应关注三个方面的研究。一是，由于土遗址病害多为多因素综合影响形成，并且室内小型样品研究和室外天然环境结果有很大差别，因此，应开展足尺样品的多因素耦合作用下和野外天然环境作用下土遗址病害形成机制的定量研究。二是从传统的病害机理维象研究转变到病害微观作用过程机制研究，探索风化过程中土遗址物理、化学变化过程，解释土遗址病害形成的热动力学机制，将劣化微观过程机理与宏观病害演变机制结合开展研究。三是探索微观作用研究中分析、测试、表征技术与方法，引入高速摄影、粒子应力测量研究变化过程，探索风化过程中矿物变化的测试方法，研究矿物风化的微量变化，研究不同环境条件引起的内部熵变化规律，解释风化的本质。

第六，在新技术应用与多学科交叉方面，充分借鉴新技术研究成果。进一步探索空间技术在土遗址病害调查中的应用，研发快速、大范围土遗址病害宏观调查、评估设备和方法;深化数字化技术在土遗址病害调查中的应用，研发智能化、数字化土遗址病害调查设备、软件与管理系统和平台，推进土遗址保护预警与预报体系建设。加强学科深度交叉，充分借鉴数学、物理、地质、化学、生物、信息科学等学科最新成果，研究极端条件下土遗址灾害评估、预警。深化机理研究，提高病害识别、调查、评估能力，研发土遗址病害预报、预测、预警模型和系统，全面提升土遗址病害调查和机理研究的科技水平，推进土遗址保护从抢救性到预防性的转变。

四 结 语

本文系统总结梳理了“十一五”以来我国土遗址病害研究的新进展。从病害、赋存环境调查与分类体系、新技术在土遗址调查中的应用与研发，影响因子的作用机制和土遗址失稳机制等方面，分析了我国土遗址病害研究的成就与现状，预测了未来土遗址病害研究的方向与重点，对我国土遗址保护研究的发展有一定指导意义。

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