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平遥古城古砖风化机理和防风化方法研究

工程地质学报 2017年第3期25卷 619-629页

作者：张中俭中国地质大学(北京)工程技术学院土木工程系北京100083

在自然营力和人为作用下,平遥古城墙和民居的青砖产生了严重的风化病害,亟须保护和修复。通过现场调查,发现风化病害发生部位都在毛细水上升高度范围内(距地面1~3m),主要风化形式为等厚状剥落、鳞片状剥落、颗粒脱落、盐分结晶。通过室... 详细信息

在自然营力和人为作用下,平遥古城墙和民居的青砖产生了严重的风化病害,亟须保护和修复。通过现场调查,发现风化病害发生部位都在毛细水上升高度范围内(距地面1~3m),主要风化形式为等厚状剥落、鳞片状剥落、颗粒脱落、盐分结晶。通过室内测试和实验,得到了古砖的矿物、化学成分,物理、力学性质以及耐盐、耐冻性能。本文认为毛细水在墙体中上升时携带的盐分是古砖风化的主要原因,冻融循环则加剧了风化的进程。由于水分减少和/或温度降低,古砖孔隙中的可溶盐会"捕获"自由水使其变成带有若干结晶水的结晶盐。盐分结晶后体积增大在古砖孔隙中产生的膨胀力致使古砖破坏。根据古砖的风化机理,提出了"阻水、脱盐、强砖"的防风化方法。本文提出的古砖风化机理和防风化方法的技术流程和分析方法,可以为相关砖石文物的保护和修复提供参考。

关键词：砖石文物平遥古城青砖病害原因防治方法

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某副食批发商场向五星级酒店的改造

工业建筑 2012年第11期42卷 145-150页

作者：李智张中俭山东同圆设计集团有限公司济南250101 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

以某副食批发商场向五星级酒店的改造为实例,介绍对原有结构的抗震鉴定方法及承载力的验算;增层后结构的整体计算分析及加层可行性分析。给出了加层混凝土柱的构造做法;新加钢结构与原有混凝土柱梁连接节点构造大样,保证新旧构件连接的... 详细信息

以某副食批发商场向五星级酒店的改造为实例,介绍对原有结构的抗震鉴定方法及承载力的验算;增层后结构的整体计算分析及加层可行性分析。给出了加层混凝土柱的构造做法;新加钢结构与原有混凝土柱梁连接节点构造大样,保证新旧构件连接的整体性与可靠性。对原有结构中承载力不足的框架柱采用外包角钢加固法,框架梁采用粘钢加固法及增大截面加固法,给出了加固节点做法及施工注意事项等。工程已于2010年改造完成并装修成五星级酒店投入使用至今,加固改造效果良好。

关键词：加层设计外包角钢粘钢加固

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烧制温度对红砖物理力学性质的影响

文物保护与考古科学 2019年第5期31卷 105-111页

作者：申佳妮张中俭中国地质大学(北京)工程技术学院土木工程系

在多年自然营力作用下,有些古建筑的砖体正遭受着严重的风化破坏,亟需修复和加固。为此,通过试验,研究烧制温度对红砖物理力学性质的影响,以期为古建筑修复和保护提供理论参考。利用模具手工制作边长为5 cm的立方体黏土砖。利用高温炉... 详细信息

在多年自然营力作用下,有些古建筑的砖体正遭受着严重的风化破坏,亟需修复和加固。为此,通过试验,研究烧制温度对红砖物理力学性质的影响,以期为古建筑修复和保护提供理论参考。利用模具手工制作边长为5 cm的立方体黏土砖。利用高温炉分别在700、800、900、1 000和1 100℃的温度下烧制成红砖。然后,测试不同烧制温度下红砖的块体密度、颗粒密度、开孔孔隙率、总孔隙率、常压吸水率、饱和吸水率、毛细吸水系数、纵波波速、孔径分布、单轴抗压强度。结果表明,烧制温度会影响物理力学性质,但物理力学性质并非随着烧制温度的增加而改善。烧制温度为1 100℃时砖的性能最优,烧制温度为800℃和900℃时砖的性能中等,烧制温度为700℃和1 000℃时砖的性能差。本文分析了烧制温度为1 000℃时红砖的物理力学性质差的原因。研究结果可为古建筑修复和保护提供理论参考。

关键词：红砖烧制温度物理性质力学性质修复和保护

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废旧轮胎拦石网的室内试验研究

废旧轮胎拦石网的室内试验研究

作者：张中俭山东科技大学

学位级别：硕士

随着人类活动的广度和力度不断加大，多山地带的滚石问题也越来越突出。然而，国内有关滚石发生机理和滚石灾害防治技术的研究明显不足，并且亟待新方法和新技术的出现。如今，废旧轮胎造成的“黑色污染”问题越来越严重，极大的危害着... 详细信息

随着人类活动的广度和力度不断加大，多山地带的滚石问题也越来越突出。然而，国内有关滚石发生机理和滚石灾害防治技术的研究明显不足，并且亟待新方法和新技术的出现。如今，废旧轮胎造成的“黑色污染”问题越来越严重，极大的危害着自然环境及人类的身心健康。作者设想利用废旧轮胎来发展新型的滚石防护结构，如废旧轮胎拦石网。在有效防治滚石灾害的同时，这一新型防护结构的推广还可达到废旧轮胎再利用的目的，不仅符合国家的环保战略，还具有较好的经济效益和社会效益。通过对废旧轮胎的材料组成及其基本物理力学性质的分析，可以发现轮胎具有弹性好、强度高、耐老化性好等显著特点，并且完全可以满足废旧轮胎拦石网应具有足够强度、柔性和耐久性的要求。为了高效地拦截滚石，需要考虑废旧轮胎拦石网下端与坡面上混凝土的结合问题，为此而开展了轮胎胎面与混凝土结合的力学试验研究。为了确定废旧轮胎拦石网合理的连接材料和连接工艺，作者分别对钢筋连接式和螺栓连接式拦石网进行了滚石冲击模拟试验。通过试验对比分析，可以看出前者强度较高，不易损坏，但柔性太大，且受滚石冲击后的可恢复性较差;后者弹性较高，整体性较强，可恢复性较好，但整体强度不及前者。为此，在拦石网的实际应用中，可考虑将两种连接方式结合使用，取长补短。

关键词：滚石灾害废旧轮胎拦石网轮胎组成材料的力学性质连接方式模拟试验

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平遥古城墙基外侧砂岩的风化速度研究

岩土工程学报 2010年第10期32卷 1628-1632页

作者：张中俭杨志法卞丙磊张路青中国科学院地质与地球物理研究所工程地质力学重点实验室北京100029 山东省微山县水利局山东济宁277600

岩石风化的研究一直受到地貌学家、地质学家和岩土工程学家的关注。暴露于自然环境下的石质文物(特别是不可移动文物)可认为是在当地环境下经历了一段较长时间的风化试验。作者利用自行研制的、具有较高精度的仪器,量测了平遥古城墙基... 详细信息

岩石风化的研究一直受到地貌学家、地质学家和岩土工程学家的关注。暴露于自然环境下的石质文物(特别是不可移动文物)可认为是在当地环境下经历了一段较长时间的风化试验。作者利用自行研制的、具有较高精度的仪器,量测了平遥古城墙基底部的砂岩经过638 a自然风化后的风化丧失深度,得其风化丧失深度和最大风化丧失深度分别为8.03～32.30 mm和11.80～46.97 mm,并以此计算出相应风化速度分别为0.0125～0.0506 mm.a-1和0.0185～0.0737 mm.a-1。比较砂岩的风化速度,发现其受朝向控制:朝南、朝西、朝东和朝北的砂岩的平均风化速度值分别为0.0481,0.0377,0.0286和0.0220 mm.a-1。笔者认为上述风化速度的差异是由不同朝向的砂岩受到的太阳辐射不同造成的。

关键词：风化丧失深度风化速度砂岩朝向平遥古城

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北京大理岩物理力学参数的相关性研究

工程地质学报 2019年第3期27卷 532-538页

作者：叶嘉成张中俭中国地质大学(北京)工程技术学院

北京有大量采用房山大理岩制造的石质文物,这使得北京大理岩力学性质的研究对于科学指导文物保护和修复具有重要意义。但由于文物本体取样困难,难以获得其力学参数。因此本文对北京大理岩的物理、力学参数进行测试,通过建立物理参数和... 详细信息

北京有大量采用房山大理岩制造的石质文物,这使得北京大理岩力学性质的研究对于科学指导文物保护和修复具有重要意义。但由于文物本体取样困难,难以获得其力学参数。因此本文对北京大理岩的物理、力学参数进行测试,通过建立物理参数和力学参数的回归方程,实现利用物理参数评价力学参数的目的。以北京大理岩中的青白石和汉白玉为研究对象,对8个边长为150 mm立方体试样进行施密特回弹测试,对40个Ф50mm×100mm的圆柱体试样进行里氏硬度、纵波波速测试和单轴压缩试验,得到了大理岩的回弹值、里氏硬度值、纵波波速与单轴抗压强度、弹性模量。分别以单轴抗压强度和弹性模量为因变量,选择单个或两个物理参数作为自变量建立回归方程。通过对比相关系数发现:(1)对于单个物理参数,单轴抗压强度与D探头里氏硬度值的相关性最好,而弹性模量与回弹值的相关性最好;(2)对于两个物理参数,单轴抗压强度(或弹性模量)都与回弹值和D探头里氏硬度值的组合相关性最好。

关键词：大理岩回弹值里氏硬度纵波波速单轴抗压强度弹性模量回归方程

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基于磁化率测量平遥古城古砖的烧制温度

文物保护与考古科学 2020年第5期32卷 81-85页

作者：申佳妮张中俭中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

古砖的烧制温度决定了其物理力学性质。本研究提出基于磁化率来确定古砖烧制温度的方法。通过对古砖重新加温,测量不同温度下古砖的磁化率,得到磁化率差值的平方-温度曲线图。图中第一个较大的偏差对应的横坐标即为古砖的烧制温度。利... 详细信息

古砖的烧制温度决定了其物理力学性质。本研究提出基于磁化率来确定古砖烧制温度的方法。通过对古砖重新加温,测量不同温度下古砖的磁化率,得到磁化率差值的平方-温度曲线图。图中第一个较大的偏差对应的横坐标即为古砖的烧制温度。利用上述方法测得实际烧制温度为700℃、800℃和900℃的黏土砖的烧制温度分别为690℃、810℃和870℃。二者误差较小,认为利用该方法确定砖的烧制温度可行。本研究利用该方法确定了平遥古城10块古砖的烧制温度,发现其烧制温度在650~690℃和850~870℃两个区间范围内。据此推测平遥古城古砖是以秸秆和木柴为燃料烧制而成。本研究实验结果可为古建筑修复和保护提供理论参考。

关键词：磁化率古砖黏土砖烧制温度平遥古城修复和保护

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承德避暑山庄砂岩文物的基本性质和风化机理

工程地质学报 2015年第3期23卷 533-538页

作者：邵明申张中俭李黎中国文化遗产研究院北京100029 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

世界文化遗产地承德避暑山庄内有大量的砂岩文物。在长期风化作用下,很多砂岩文物发生了严重的风化病害,亟须保护。通过现场调查,发现避暑山庄砂岩文物的风化病害主要为开裂、剥落、粉化、生物寄生等。通过室内测试,得出了该砂岩的矿物... 详细信息

世界文化遗产地承德避暑山庄内有大量的砂岩文物。在长期风化作用下,很多砂岩文物发生了严重的风化病害,亟须保护。通过现场调查,发现避暑山庄砂岩文物的风化病害主要为开裂、剥落、粉化、生物寄生等。通过室内测试,得出了该砂岩的矿物学、岩石学性质和物理、力学性质。在此基础上,分析了该砂岩的风化机理,认为钙质胶结物的溶解、干湿交替和盐分结晶膨胀是造成该砂岩粉化、剥落风化的主要原因。相关研究为该砂岩文物的修复保护提供科学支撑。

关键词：砂岩石质文物风化病害风化机理

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淋雨对桂林鲕粒灰岩溶蚀机理的实验研究

工程地质学报 2019年第3期27卷 516-524页

作者：陈晓鹏张中俭张彬中国地质大学(北京)工程技术学院土木工程系

灰岩在自然环境下易发生溶蚀,其中水是引起灰岩发生溶蚀的重要因素。在淋雨试验箱内利用纯净水冲刷鲕粒灰岩表面,研究动力水对鲕粒灰岩溶蚀的机理。实验共进行1200h,每隔120h(即为1个循环)后,测试试块的表面微观形貌、质量和波速等参数... 详细信息

灰岩在自然环境下易发生溶蚀,其中水是引起灰岩发生溶蚀的重要因素。在淋雨试验箱内利用纯净水冲刷鲕粒灰岩表面,研究动力水对鲕粒灰岩溶蚀的机理。实验共进行1200h,每隔120h(即为1个循环)后,测试试块的表面微观形貌、质量和波速等参数,并基于起伏度变化计算溶蚀速率。微观形貌的测试结果表明,淋雨可以导致试块表面的方解石基质溶解与鲕粒脱落。其中,第1~4次循环间,试块表面方解石基质缓慢溶解,溶蚀速率为0~0.05μm·h^-1;第5次循环时,试块发生鲕粒脱落,溶蚀速率增大到0.08~0.47μm·h^-1;第6~10次循环间,方解石基质缓慢溶解,溶蚀速率为0~0.06μm·h^-1。同时,弹性波速在整个淋雨循环过程中没有变化,表明灰岩试块的内部没有发生劣化。

关键词：桂林鲕粒灰岩淋雨循环微观形貌溶蚀机理溶蚀速率