土遗址锚固机理初探
来源：出版社 发布日期：2018-01-05
本书荣获第十一甘肃省优秀图书、音像制品及电子出版物奖（二等奖）
本书受到“国家科技部十二五科技支撑计划课题‘干旱环境下土遗址保护成套技术集成与应用示范’（2014BAK16B02)”资助
书 名：土遗址锚固机理初探
作 者：张景科 郭青林 李最雄 谌文武 著
策划编辑：施援平 王曦莹
责任编辑：郝可伟 施援平 王曦莹
封面设计：管军伟
开 本：710mm×1020mm 1/16
版 次：2014年9月第1版
印 次：2014年9月第1次印刷
书 号：ISBN 978-7-311-04540-1
定 价：55.00元
前 言
我国有五千多年的文明史，在这漫长的历史长河里中华民族创造了光辉灿烂的历史文化，留下了灿若群星、独具特色的文化遗产。保护好、传承好、利用好这些文化遗产，对于继承和发扬中华民族优秀传统文化具有重大意义。
古遗址是我国优秀文化遗产的主要组成部分，它是历史上遗留下来的人类房居和进行生产、文化、宗教、军事防御等活动的建筑遗址。古遗址分土建筑遗址、石窟寺、墓葬等，但土遗址和石窟寺是古遗址中数量最大、最重要的两类。
土遗址是以土做建筑材料的遗址，它遍布全国，尤以西北干旱半干旱区为最多，它具有重大历史、科学和艺术价值。然而长期以来受到自然界诸因素，如温湿度变化、冻融、风蚀、雨蚀等环境因素及人类活动的影响，大部分土遗址处于濒危状态，亟待挽救加固。
土遗址保护作为一个新兴的学科，它未形成科学、系统的理论体系，目前主要依靠初步的室内实验研究、现场试验及工程实践经验，实施以抢险为主要目的的加固工程。
本研究选择土遗址抢险加固中最核心的工程措施——锚固作为研究对象，基于工程实践总结出土遗址加固系列锚杆;通过现场拉拨测试分析，揭示各类型锚固系统界面力学传递特征与极限锚固力；根据锚固系统拉拨进程中的阶段性，引用最新锚固理论开展各类锚固系统破坏界面的理论分析，并与现场试验相比较，探讨锚固理论的科学性与不足，为土遗址保护提供科技支撑。
本研究的主要结论及亮点如下：
(1)竹木杆材是我国古建筑中的主要建筑材料，这是中国、日本、韩国等东亚国家古建筑的一大特征，有别于欧美国家，这与材料本身特性、结构特性、气候环境和文化特征密切相关；充分证明了竹木杆材在土遗址加固的适宜性；基于现有的一些考古调查资料、加固研究成果和大量的土遗址锚固工程实践经验，尝试建立土遗址加固系列锚杆体系、各类锚杆的选材及锚固工艺，初步实现土遗址锚固的规范化，避免加固工程中锚固的随意性。
（2）木锚杆和改型木锚杆锚固试验测试分析表明：锚固系统失效位于杆体——浆体界面，以杆体拨出的形式出现；最大剪应变在距孔口一定距离的位置，在受力过程中界面出现剪胀作用；锚固系统具有非常强大的延性；从加荷到破坏，杆体——浆体界面经历了弹性变形——塑性变形——脱黏——黏滑——破坏等力学过程；极限荷载可达100kN；以上研究结论充分证实了传统工艺的科学性。
（3）楠竹锚杆锚固试验测试分析表明：锚固系统失效位于杆体——浆体界面，以杆体拨出的形式出现；杆体——浆体界面经历了弹性变形——塑性变形——脱黏——破裂等力学过程。相对木锚杆系统，楠竹锚杆的锚固力较小，这也是在北方土遗址中竹材运用较少的原因。
（4）复合锚杆锚固试验测试分析表明：复合锚杆锚固系统失效主要位于加筋——复合材料界面，同时杆体——浆体界面也出现了一定的滑移；极限锚固力为80～408kN；各界面层的剪应力分布非均匀，在较低荷载下，剪应力大致沿着锚固深度衰减，但在较高荷载下出现了峰值及其转移现象；各界面层在受力过程中出现了剪胀作用；部分锚固段出现轴向压型剪应力；剪应力存在横向传递现象；加钢绞线复合锚杆锚固系统多以钢绞线拉断而失效，说明各界面层剪切刚度加大；各类型复合锚杆界面剪应力的性质的分布不尽相同，足见复合锚杆受力机制的复杂性。
（5）玻璃纤维锚杆锚固试验测试分析表明：PS-(C+F)浆体与玻璃纤维锚杆锚固力极低，两者的兼容性较差，该锚固系统不适宜用于土遗址锚固；采用水泥砂浆极限锚固力可达46～120kN，杆体——浆体界面剪应力沿着锚固深度呈衰减趋势，锚固系统失效模式主要为浆体——土界面破坏；因此这种新型锚杆结合水泥砂浆浆体适宜用于土遗址载体的锚固。
（6）基于Mindlin弹性解、界面两线型和三线型剪滑本构模型，从理论上分析了各类锚固系统界面力学传递特征同，并与现场试验相对比，发现弹性阶段下与实际较吻合，在软化——黏滑阶段理论分析与试验结果差距较大，因此对于脱黏后界面的力学传递理论还需深入研究。
以上研究成果为土遗址锚固的规范化和科学化提供了科技支撑，初步揭示了各类锚固系统界面力学传递特征及锚固机理，锚固理论与试验对比分析为锚固理论的深入研究开拓了方向。