干旱土遗址劣化的日照温度效应研究
发布时间：2023-02-12 13:56
土遗址是以土质材料为主的,具有历史、文化和科学价值的古代建筑遗存,是不可移动文物资源中重要的组成部分。关于土遗址病害成因和保护措施的研究已成为岩土工程领域内关键的发展方向之一。根据所在区域的气候特征,土遗址可以分为干旱土遗址和潮湿土遗址两类。对于干旱土遗址而言,一般研究认为导致土质材料发生劣化的主要自然因素有干湿循环、冻融循环、强降雨、风蚀以及生物活动的作用等。关于太阳辐射对土遗址劣化的研究鲜有报道。实际上,固体在强烈日照作用条件下,会产生巨大的内外温度差异,由此激发的温度应力会导致材料性能的改变或者破坏;这一观点已被众多关于岩石风化机理的研究所证实。在土遗址的建造过程中,松散的土质材料在经过夯实等建造技法处理后,力学性能得以有效改善,土颗粒间的联结力明显增强;同时也导致土颗粒的受热膨胀变形被限制,在日照条件下可能会产生相似的破坏作用。加之干旱土遗址所在区域降雨较少的气候特征,水分对土遗址劣化的影响程度十分受限,因此在长期的风化进程中,日照温度效应极有可能是主导遗址劣化的根本原因。本论文基于这一假设命题开展相关的研究。本研究选取位于中国新疆吐鲁番市的交河故城为干旱区土遗址的代表,对日照...
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 干旱土遗址及其分布
1.1.2 土遗址劣化的影响因素
1.1.3 土遗址日照温度效应的含义
1.2 选题依据与研究意义
1.2.1 选题依据
1.2.2 研究意义
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 论文提纲
1.4 研究重点与论文创新点
第二章 文献综述
2.1 土遗址的劣化与病害
2.1.1 主要病害类型及成因
2.1.2 土遗址病害的评估体系
2.1.3 土遗址劣化的研究方法
2.2 温度对土体性质的影响
2.2.1 温度对土体力学性质的影响
2.2.2 温度对土体其它性质的影响
2.2.3 土体的热膨胀
2.3 日照温度效应的基本理论
2.3.1 温度荷载和温度应力
2.3.2 温度分布的研究方法
2.3.3 岩土体材料的热损伤
2.4 土体的热物理参数与温度测量
2.4.1 土体的热物理参数研究
2.4.2 土体常用测温技术及原理
第三章 土遗址日照温度场原位监测研究
3.1 研究区域概述
3.1.1 交河故城的历史及现状
3.1.2 交河故城的建造工艺及技法
3.1.3 交河故城的环境特征
3.2 现场温度测量的布置与方法
3.2.1 人工土墙的建造
3.2.2 测温剖面与仪器
3.2.3 测温步骤
3.3 墙体温度的监测结果
3.3.1 墙体总体温度的分布与变化
3.3.2 墙体表面温度的变化
3.3.3 墙体温度沿水平方向的变化
3.4 土质墙体的热物理性能分析
3.4.1 土墙传热的延时性与衰减性
3.4.2 土墙内的温度梯度与热应力
3.4.3 土墙的热扩散与蓄热性能比较
3.5 日照辐射对土遗址的劣化作用模式
3.6 本章小结
第四章 土遗址日照温度场和温度应力的有限元分析
4.1 土质墙体日照温度场的有限元分析
4.1.1 基本方程与边界条件
4.1.2 温度场问题的有限元法
4.1.3 土体热物理参数的测定
4.1.4 温度分布的模拟结果与对比
4.1.5 热物理参数对温度分布的影响
4.2 土质墙体固热耦合有限元分析
4.2.1 土体的基本物理假设
4.2.2 固热耦合的数学模型
4.2.3 土体力学参数的选取
4.2.4 温度应力的计算与分析
4.2.5 各参数对温度应力的影响
4.3 土质墙体受热冲击破坏的讨论
4.3.1 热冲击作用及影响因素
4.3.2 土体受热冲击破坏的可能性
4.4 本章小结
第五章 高低温循环条件下土体热疲劳效应的试验研究
5.1 试验材料和方法
5.1.1 试验材料
5.1.2 高低温循环试验
5.1.3 测试方法与仪器
5.2 力学性能的测试结果与分析
5.2.1 抗拉强度与高低温循环的关系
5.2.2 高低温循环对纵波波速的影响
5.2.3 纵波波速与抗拉强度的关系
5.3 热物理性能的测试结果与分析
5.2.1 热传导系数的变化及影响
5.2.2 热扩散系数的变化及影响
5.2.3 体积比热的变化及影响
5.4 日照条件下土遗址的热疲劳效应
5.5 本章小结
第六章 土体热疲劳效应的微观机理研究
6.1 土体的微观结构
6.1.1 土颗粒的形态及排列方式
6.1.2 土体内部的孔隙类型及特征
6.2 高低温循环条件下土体微观结构的研究方法
6.2.1 SEM观察试验方法及仪器
6.2.2 MIP试验方法及仪器
6.3 试验结果与分析
6.3.1 土颗粒结构和形态的变化
6.3.2 终进汞量和进汞曲线
6.3.3 孔径分布的变化
6.4 土体孔隙分形维数与物理性质的关系
6.4.1 基于热力学关系的孔隙分形模型
6.4.2 孔隙分形维数的变化及与抗拉强度的关系
6.4.3 孔隙分形维数与热力学参数的关系
6.5 土体热疲劳效应的劣化机理
6.5.1 矿物颗粒间物理性质的差异性
6.5.2 高低温循环过程中土体微结构的损伤
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 研究的不足与展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢
本文编号：3741234
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 干旱土遗址及其分布
1.1.2 土遗址劣化的影响因素
1.1.3 土遗址日照温度效应的含义
1.2 选题依据与研究意义
1.2.1 选题依据
1.2.2 研究意义
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 论文提纲
1.4 研究重点与论文创新点
第二章 文献综述
2.1 土遗址的劣化与病害
2.1.1 主要病害类型及成因
2.1.2 土遗址病害的评估体系
2.1.3 土遗址劣化的研究方法
2.2 温度对土体性质的影响
2.2.1 温度对土体力学性质的影响
2.2.2 温度对土体其它性质的影响
2.2.3 土体的热膨胀
2.3 日照温度效应的基本理论
2.3.1 温度荷载和温度应力
2.3.2 温度分布的研究方法
2.3.3 岩土体材料的热损伤
2.4 土体的热物理参数与温度测量
2.4.1 土体的热物理参数研究
2.4.2 土体常用测温技术及原理
第三章 土遗址日照温度场原位监测研究
3.1 研究区域概述
3.1.1 交河故城的历史及现状
3.1.2 交河故城的建造工艺及技法
3.1.3 交河故城的环境特征
3.2 现场温度测量的布置与方法
3.2.1 人工土墙的建造
3.2.2 测温剖面与仪器
3.2.3 测温步骤
3.3 墙体温度的监测结果
3.3.1 墙体总体温度的分布与变化
3.3.2 墙体表面温度的变化
3.3.3 墙体温度沿水平方向的变化
3.4 土质墙体的热物理性能分析
3.4.1 土墙传热的延时性与衰减性
3.4.2 土墙内的温度梯度与热应力
3.4.3 土墙的热扩散与蓄热性能比较
3.5 日照辐射对土遗址的劣化作用模式
3.6 本章小结
第四章 土遗址日照温度场和温度应力的有限元分析
4.1 土质墙体日照温度场的有限元分析
4.1.1 基本方程与边界条件
4.1.2 温度场问题的有限元法
4.1.3 土体热物理参数的测定
4.1.4 温度分布的模拟结果与对比
4.1.5 热物理参数对温度分布的影响
4.2 土质墙体固热耦合有限元分析
4.2.1 土体的基本物理假设
4.2.2 固热耦合的数学模型
4.2.3 土体力学参数的选取
4.2.4 温度应力的计算与分析
4.2.5 各参数对温度应力的影响
4.3 土质墙体受热冲击破坏的讨论
4.3.1 热冲击作用及影响因素
4.3.2 土体受热冲击破坏的可能性
4.4 本章小结
第五章 高低温循环条件下土体热疲劳效应的试验研究
5.1 试验材料和方法
5.1.1 试验材料
5.1.2 高低温循环试验
5.1.3 测试方法与仪器
5.2 力学性能的测试结果与分析
5.2.1 抗拉强度与高低温循环的关系
5.2.2 高低温循环对纵波波速的影响
5.2.3 纵波波速与抗拉强度的关系
5.3 热物理性能的测试结果与分析
5.2.1 热传导系数的变化及影响
5.2.2 热扩散系数的变化及影响
5.2.3 体积比热的变化及影响
5.4 日照条件下土遗址的热疲劳效应
5.5 本章小结
第六章 土体热疲劳效应的微观机理研究
6.1 土体的微观结构
6.1.1 土颗粒的形态及排列方式
6.1.2 土体内部的孔隙类型及特征
6.2 高低温循环条件下土体微观结构的研究方法
6.2.1 SEM观察试验方法及仪器
6.2.2 MIP试验方法及仪器
6.3 试验结果与分析
6.3.1 土颗粒结构和形态的变化
6.3.2 终进汞量和进汞曲线
6.3.3 孔径分布的变化
6.4 土体孔隙分形维数与物理性质的关系
6.4.1 基于热力学关系的孔隙分形模型
6.4.2 孔隙分形维数的变化及与抗拉强度的关系
6.4.3 孔隙分形维数与热力学参数的关系
6.5 土体热疲劳效应的劣化机理
6.5.1 矿物颗粒间物理性质的差异性
6.5.2 高低温循环过程中土体微结构的损伤
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 研究的不足与展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢
本文编号：3741234
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