本文是地质工程专业工程硕士论文，主要研究甘肃省景泰县永泰古城加固工程设计。

第一章绪论

1.1引言

中国是一个拥有13亿人口的大国，地域辽阔，历史悠久，文化传统底蕴深厚的国家，在漫长的历史长河中，劳动群众用血汗和智慧给后人留下了大量的文物古迹遗存。土遗址的绝大部分可以归为古遗址，保守估计约有80%以上，像古建筑、古墓葬、近现代建筑物在数量上相对土遗址占得比例较小，这些遗存鉴证了每个特定历史时期的建筑技术与水平，凝聚着古代劳动人民的血汗和智慧，是中华民族的骄傲。秦始皇，汉武帝，唐玄宗，宋高祖时期不仅开辟了中国古代历史最璀读的帝王社稷，而且在其相应的时期为世人创造了壮观的人类物质文化遗产，秦兵马俑坑、汉阳陵、半坡遗址、西夏王陵等这些历史遗迹向世人展示了我国璀璨的历史文化。在我国乃至国际经济的大改变与调整中，中国政府做出许多重要的政策与决定，实施西部大幵发战略就是其中很重要的一个决策它的目标减少贫富之间的差异、稳定边疆安全和保持各个民族之间和平相处的战略举措，拉动国内经济的持续增长，响应政府提出的可持续发展和保持经济健康发展的政策。本文中研究的景泰县永泰古城这样的土遗址不仅保护了中原地区的经济文化免遭游牧部落军队之破坏，而且对边境地区的幵发建设做出了巨大的贡献。这些地区在古城的庇护之下，人民得以安居乐业，土地得到幵发，农业生产得到发展。并且还使当时城内外的贸易有序进行。古城实行平战结合、垦戌结合，促进了古城内外荒芜地域农牧业的发展。通过对古遗址的展示，可以使广大的青少年能够更加深刻地理解我们国家所经历的漫长文明历史以及我们祖先为了维持中华民族的长治久安所作出的不努力，它是培养青少年爱国热情的重要教育基地战。西北地区的土遗址由于其特殊的地理环境，并且分布不集中，规模又比较宏大，管理起来就相当有难度，国家对西部大幵发的土遗址保护工作投入了大量的资金和人力[4]，足见西部大开发中土遗址保护工作的重要性。缺乏科学的管理使得土遗址的保护状况普遍较差，如不及时抢救，就可能永远毁灭。土遗址保护就面临着很大的挑战，加之目前土遗址保护加固研究工作发展比较缓慢，所以土遗址加固保护工作就显得非常紧迫，通过研究、保护和加固永泰古城所取得的成果福射到甘肃省境内许多古遗址，特别是处于相近或相似环境中的古遗址保护有着深远的借鉴意义。

1.2选题背景及研究意义

1.2.1选题背景

近年来，长城、古代骚站、古代城堡等文物的保护已为社会各界所重视，这些文物所含有的特定历史文化底蕴，是一个民族保持其独特历史记忆的重要体现。古城堡、长城等历史文化遗产，不仅仅具有较高的史学价值、文化价值、民俗价值、考古价值和科学考古等价值[6]，而且它们作为特定历史时期出现的一种物质形态及精神存在，是中华民族的重要历史记忆，也是中华民族区别于其他民族所具有的重要特征。尤其在社会经济发展达到一定程度，人们物质生活享受基本能够满足，而精神生活却出现了匮乏甚至虚无的情景，因此，上自中央，下到地方，都开始将关注的目光更多地转向了文化的建设与塑造[7]。但因为历史原因，一些古城池等文化遗址，或遭遇自然风化、或遭遇地震等地质灾害的破坏，或遭遇开发建设的破坏，已经显得面目全非，文化遗存的保护，已经陈给一种时代命题。而在这种背景下，考古、文化古城等历史遗址的保存与加固，成为文化工作者和其他科技工作者的重要使命之一。充分认识和界定历史古城池遗址的文化价值，并对其采取积极有效的保护与发掘，将是一项艰巨而复杂的任务[8]。因此，本文以甘肃省白银市景泰县境内的永泰古城墙体保护为例，针对这一古城池墙体病害情况，分析其病害成因，通过室内实验分析其土体的物理性质，并从地质学、力学及建筑学等综合学科的角度，提出永泰古城墙体稳定性加固的技术对策和建议，以期能对永泰古城遗存的保护提供力所能及的思考，为今后同类型古城墙的的保护评价和提供一定的参考与借鉴。

第二章永泰古遗址概况

2, 1地理位置

根据景泰县气象站资料统计地理气候数据显示，景泰县气候在中国气候区划上为中温带半干旱区向干旱区的过渡地带。下表统计了景泰县气象要素（如表2-1),年平均气温6°C~9°C,年降雨量180_~450mm之间（如图2-2)[气多集中在夏季7、8、9三个月，占全年降水量的60%以上，属东南季风气候西北部边缘区，景泰县多年平均风速1.9 m/s，8级以上大风14d。本地区多西北风。气候四季分明，日照充足。最大冻土层深度150cm，结冻日期一般开始于11月下旬，融冻日期一般结束于翌年三月上旬，历年最大积雪深度11.0cm，降雪日期一般在10月下旬至次年4月下旬，年蒸发量最高达3390mm。干燥度由2.0逐渐增大为4.0,属干旱区。全年日照2726h，年辖照量147.8KJ/cm2，是全国光能资源最丰富的地区之一。景泰县降水随着海拔高度的变化而变化，图2-3是景泰县降水空间分布图1991-2000年的平均降水量为182.4mm，潮湿系数为0.06左右，由于季风气候的影响，景泰县主要降水主要集中在4~9月份，占全年降水量的90%，冬季降水量偏少，占全年降水量的10%，据记载最大降水量出现在1993年7月20日，降水量为40.9mm。在1990年10月24日?1991年2月11日出现千旱的最长时间，无降水量持续了 111 d。并且寿鹿山海拔高度高度大于2500 m，是降水量的分界线，受到南北冷暖气流夹击，景泰县降水主要集中在该地区。

第三章永泰古遗址土体的工程性质.......... 20

3.1 土样采集及描述.......... 20

3.2试样制备.......... 21

3.3 土体的物理特性.......... 22

3.4 土体的化学特性.......... 36

3. 5结论 ..........37

第四章永泰古遗址现状及主要发育病害.......... 38

4.1古遗址现状 ..........38

4. 2主要病害.......... 38

4.3病害成因 ..........41

4. 3.1水的作用.......... 41

4.3.2温度的作用 ..........41

4. 3. 3风的作用.......... 41

4. 3. 4冻害裂变.......... 42

4. 3. 5地震等其他地质灾害作用.......... 42

4. 3. 6易溶盐的作用.......... 43

第五章永泰遗址保护加固方案设计.......... 44

5.1设计依据.......... 44

5.2设计原则和指导思想.......... 44

5. 3设计参数的确定.......... 45

5.4工程措施的加固力计算..........45

5. 5工程措施 ..........46

5.6遗址稳定性计算分析.......... 47

结论

本文在深入、全面调查甘肃省景泰县永泰古城的基础上，全面分析了永泰古城地形地貌、区域地质、地质构造及气象条件，结合实际，对永泰古城墙体的工程地质特性，作了简要的论述，对主要影响墙体的稳定性的病害做了描述与分析，通过常规室内试验对区域土体的物理力学特性、化学特性作了分析研究，最后运用工程地质分析法对古城墙梯稳定性进行了分析、评价。通过对永泰古城的稳定性分析研究，得出以下主要结论：

(1)景泰县永泰古城包括墙体和瓮城两种建筑形制。

(2)景泰县永泰古城地处甘肃省中部，属大陆性气候，地处荒漠环境，降雨量以及常年的自然风化造成遗址的墙体坍塌严重。

(3)景泰县永泰古城的建筑工艺主要为夯筑，大部分遗址体发生了不同程度的坊塌破坏。

(4)景泰县永泰古城发育的病害包括：裂隙、片状剥离、掏蚀、冲沟、生物破坏和人为破坏等类型；其中裂隙、生物破坏、掏蚀和人类破坏是其重要病害；综合每个土遗址体都存在各种不同程度和类型的病害，急需保护；

(5)从室内遗址体的样品试验数据看，遗址的主要构筑材料夯土多属级配良好的粉质粘土，各项性质测试结果良好，但是含盐量均过大，对砼结构和钢筋混凝土结构均存在微弱到中等腐蚀性。

(6)抗震设防类别为甲类建筑，且遗址所在地基对地震均存在放大作用，因此抗震设防烈度应提高一度，按8度设计，设计时应考虑地震的影响和采取抗震措施。

(7)借鉴以往土遗址保护的成功经验，结合景泰县永泰古城的特殊环境和现状，建议釆取综合保护的方式，可釆取锚固灌浆、静压注浆和砌筑支顶、冲沟整治、裂隙注浆和表面防风化加固、建设防护围栏和树立标识牌等措施对遗址进行有效的保护。

(8)遗址病害严重，而且该破坏正在发展延续，建议尽快幵展遗址的保护工程，来保护人类宝贵的历史遗产。

参考文献

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[7]不可移动文物保护改革开放30年.国家文物局.2008-12-29[EB/OL],

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[9]郭宏.文物保存环境概论[M].北京：科学出版社.2001.

[10]郭宏.论文物保护科学研究的内容与方法[J].文物保护与考古科学,2003,3(15):61-64.