開封城墻是中國現(xiàn)存的最完整的古城墻之一,國家級文物保護(hù)單位,具有重要的人文、歷史、旅游價(jià)值。但是,歷經(jīng)歲月發(fā)展,城墻的工程安全與穩(wěn)定急需進(jìn)行系統(tǒng)的研究和分析。對開封古城墻的病害現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研,實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)城墻墻體出現(xiàn)局部塌落、開裂、風(fēng)化、鹽析、酥粉、剝落、凹進(jìn)、不均勻沉降等病害現(xiàn)象。同時(shí)發(fā)現(xiàn)城墻墻體及坡體存在多種植物群落,就坡體而言植物根系能起到較好的固土護(hù)坡作用,但就墻體而言植物根系的生長會(huì)加快病害的發(fā)展,影響城墻整體穩(wěn)定性。目前,對古城墻的研究,大多集中于古城墻的修復(fù)、發(fā)展及文化價(jià)值等方面。植物根系的研究,則多集中于根土復(fù)合體的受力模型、強(qiáng)度理論、復(fù)合材料等方面。而關(guān)于植物根系對古城墻的影響研究目前較為鮮有,因此需對其進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。本文以開封古城墻為研究對象,綜合運(yùn)用理論分析、土體試驗(yàn)等方法進(jìn)行以下內(nèi)容的研究:（1）通過顆粒篩分試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)、界限含水率試驗(yàn),獲得城墻坡面土的基本物理參數(shù)。通過凍融循環(huán)試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)獲得城墻坡面土的力學(xué)性能參數(shù)。（2）采集城墻典型植物樣本并種植應(yīng)季植物,將植物根系處理干凈后制備根土復(fù)合體試件。通過力學(xué)試驗(yàn),對比分析植物根系對城墻坡面土的作用影響。... 

【文章來源】：河南大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

炮孔下的城墻

草本植物根系對開封古城墻的力學(xué)試驗(yàn)研究4（a）A段城墻（b）B段城墻圖1-1炮孔下的城墻隨著人們需水量的增加，城市地下水位持續(xù)下降，致使原地下水線以下土層中的有效自重應(yīng)力隨之增加，地面下沉而使得地基產(chǎn)生不均勻沉降。而地下水位上升后，與原水位線間的土體壓縮性增加，土壓力增大[26,27]。開封古城墻經(jīng)歷多次黃河決堤及朝代更替，經(jīng)史書可考，地下土層可分為七層。當(dāng)古城墻所處的地下水位持續(xù)性上下波動(dòng)，會(huì)使古城墻的地基產(chǎn)生不均勻沉降[28]。如圖1-2所示，部分墻段出現(xiàn)明顯的不均勻沉降。（a）A處沉降段（b）B處沉降段圖1-2城墻部分區(qū)段的不均勻沉降在城墻考察中發(fā)現(xiàn)，偶有城墻頂部存在木本植物，其根系為垂直型主根且粗根根長占比較大，隨扎根深度的增加側(cè)根與主根間的夾角也逐漸增大[29]，由此產(chǎn)生的膨脹

1緒論5應(yīng)力會(huì)使城墻墻面隆起開裂產(chǎn)生裂縫，同時(shí)也會(huì)因上部荷載過大而引起部分墻體的不均勻沉降，如圖1-3所示。（a）膨脹應(yīng)力裂縫（b）上部荷載過大圖1-3局部荷載過大所導(dǎo)致的破壞圖1-4中的城墻位于開封市東環(huán)北路與東京大道交叉口東南方向，經(jīng)雨水沖刷及自然風(fēng)化，墻身出現(xiàn)明顯剝落、損毀現(xiàn)象。其上部拱形結(jié)構(gòu)表層覆蓋大面積草本植物，因拍攝距離較遠(yuǎn)，拍攝季節(jié)為深秋，暫無法確定植物種類。拱形結(jié)構(gòu)及下部墻身，可明顯發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)表面凹凸不平，墻磚呈片狀脫落，分析其原因可能為生長在頂部的植物扎根于磚塊裂縫中并大面積覆蓋頂部結(jié)構(gòu)表層，夏季多雨時(shí)節(jié)根系、枝葉吸水膨脹，增大土體間的孔隙率、部分墻體結(jié)構(gòu)的含水率及上部結(jié)構(gòu)自重。秋季時(shí)節(jié)植物凋零，根系逐漸失水萎縮，使土體及墻體間的孔隙率增大，秋雨順著孔隙及裂縫滲入墻體內(nèi)部，使積水聚集、堆積于固定位置，土體的粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ減小，抗剪強(qiáng)度降低，土體重度增大、墻體側(cè)向變形增大，最終發(fā)生破壞、產(chǎn)生裂縫[30]。水在0~4℃時(shí)由于水分子間的氫鍵而出現(xiàn)反膨脹現(xiàn)象，當(dāng)溫度高于4℃后又會(huì)出現(xiàn)常規(guī)的熱脹冷縮現(xiàn)象，部分結(jié)構(gòu)反復(fù)出現(xiàn)脹縮現(xiàn)象使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋，微裂紋隨脹縮次數(shù)的增加而累積發(fā)展[31,32]。在寒冬時(shí)節(jié)城墻內(nèi)部水分受凍產(chǎn)生凍脹變形，發(fā)生凍融破壞，結(jié)構(gòu)在吸水飽和時(shí)該破壞現(xiàn)象更為明顯。上述破壞現(xiàn)象隨城墻內(nèi)部含水率的增大、植物根系的延伸發(fā)展、環(huán)境溫度的變化及凍融次數(shù)的增多而疊加發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]植被根系固土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J]. 奚靈智,王龍威,王穎,白玉霞.  河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(04)
[2]中國傳統(tǒng)三合土材料配方的試驗(yàn)研究[J]. 易識遠(yuǎn),魏國鋒,張秉堅(jiān),劉效彬.  西北民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(04)
[3]以紀(jì)錄片為載體的歷史文化古城形象再構(gòu)與提升——以開封市為例[J]. 閆小芬.  華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版). 2019(06)
[4]淮安城的城墻、城門與空間結(jié)構(gòu)[J]. 王聰明.  中國名城. 2019(12)
[5]冀中南地區(qū)狗牙根草坪營養(yǎng)體建植與養(yǎng)護(hù)技術(shù)[J]. 張朋勇,孫熙喏,邊秀舉,李會(huì)彬.  現(xiàn)代園藝. 2019(15)
[6]開封城墻西門清代夯筑材料科學(xué)分析[J]. 王嘉堃,周雙林,李東紅.  河南城建學(xué)院學(xué)報(bào). 2019(03)
[7]城市雙修背景下古城歷史風(fēng)貌區(qū)更新策略研究——以開封市復(fù)興坊街區(qū)為例[J]. 張凱,王亞昆,趙博.  城鄉(xiāng)規(guī)劃. 2019(03)
[8]瓊北火山村墻體植物多樣性及其生態(tài)學(xué)意義[J]. 洪峰,魏亞情,袁浪興,史佑海.  熱帶作物學(xué)報(bào). 2019(04)
[9]入侵植物小蓬草的細(xì)菌群落組成和多樣性研究[J]. 程丹丹,趙菁,田忠賽.  安全與環(huán)境工程. 2019(02)
[10]南京城墻本體典型病害與分析[J]. 張琪.  遺產(chǎn)與保護(hù)研究. 2018(12)

博士論文
[1]高速公路路域生態(tài)恢復(fù)研究[D]. 胥曉剛.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2004

碩士論文
[1]廣州炮臺(tái)傳統(tǒng)三合土材料配比分析與修復(fù)研究[D]. 周抒凝.西北大學(xué) 2019
[2]中國傳統(tǒng)建筑材料三合土的成分分析檢測方法研究[D]. 鄭燁.浙江大學(xué) 2016
[3]反復(fù)凍融循環(huán)條件下粉砂土的力學(xué)特性研究[D]. 王晶.石家莊鐵道大學(xué) 2014
[4]基于文化生態(tài)學(xué)的開封古城保護(hù)與更新研究[D]. 柏強(qiáng).河南大學(xué) 2013
[5]南京明城墻東水關(guān)—獅子山段植物調(diào)查及其景觀研究[D]. 張陽.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[6]開封城墻防御體系研究[D]. 朱黎明.河南大學(xué) 2011
[7]PEG誘導(dǎo)水分脅迫下的幾種園林地被植物生長及生理生化特性的研究[D]. 洪曉曉.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
[8]臨海市古城墻保護(hù)研究[D]. 鄭琦.浙江大學(xué) 2009



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