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基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法

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土木工程学报 2024年第5期57卷 1-14页

作者：沈圣孙宇王耀姜绍飞张鹰付绪峰王鸣福州大学福建福州3501082 上海市建筑装饰工程集团有限公司上海2000403 中建海峡建设发展有限公司福建福州350015

素土强度低、耐久性差且各改性材料掺量往往由工匠凭经验大致确定,导致夯土表面时常容易开裂剥落,故应根据现场土质状况以及合理试验方法来设计夯土改性配比。现有研究大都局限于单一性能指标最优的配比,而现实中夯土既要考虑针对多项... 详细信息

素土强度低、耐久性差且各改性材料掺量往往由工匠凭经验大致确定,导致夯土表面时常容易开裂剥落,故应根据现场土质状况以及合理试验方法来设计夯土改性配比。现有研究大都局限于单一性能指标最优的配比,而现实中夯土既要考虑针对多项力学性能指标与耐久性能指标的同步优化,还要考虑不同地域与气候条件下各指标的重要性不同。另外,现有研究仅能确定若干预设配比中的最优组,而非改性材料预设掺量范围内的最优配比。为此,文章提出一种基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法,其包括:(1)土料选用原则与土质鉴定方法;(2)考虑夯土多性能指标的综合赋权方法;(3)基于加权评分和回归分析的夯土改性配比综合比选与优化方法。文章方法通过调整指标权重筛选出适应指标重要性不同时的夯土改性配比,并通过优化设计获得各改性材料预设掺量范围内的最优配比。最后通过设计实例证明了文章方法的确可得到最优的夯土改性配比。

关键词：夯土配比多性能指标权重系数优化设计

西北干旱区遗址夯土崩解特征与基质吸力关联性研究

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工程科学与技术 2024年

作者：崔凯王冠众裴强强黄井镜高晓甜兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心敦煌研究院

夯土降水流失是西北干旱地区夯土遗址缓慢消亡的主要形式之一，然而与夯土水土流失相关的研究工作尚未得到有效开展。本文通过3处区域、5处朝代共15处遗址夯土的精细化崩解过程试验和土水特征试验，开展了时空序列下遗址夯土崩解特征与... 详细信息

夯土降水流失是西北干旱地区夯土遗址缓慢消亡的主要形式之一，然而与夯土水土流失相关的研究工作尚未得到有效开展。本文通过3处区域、5处朝代共15处遗址夯土的精细化崩解过程试验和土水特征试验，开展了时空序列下遗址夯土崩解特征与基质吸力关联性研究。结果表明：基质势的梯度变化和吸力-时间变化率是决定遗址夯土崩解特征呈现显著分类性和时空性规律的主要原因。其中11处易崩解型夯土相比于崩解过程仅包含吸湿软化阶段和稳定阶段的难崩解型夯土，其时空性规律更为显著。易崩解型夯土吸湿软化阶段的吸湿速率表现出极端干旱区>干旱区>半干旱区，崩解阶段的崩解速率表现出半干旱区>极端干旱区>干旱区和明>汉>清>唐>宋代，同时各崩解特征指标与吸力-时间变化率之间存在较好的指数型增函数量化关系，相关系数均大于0.8，且吸湿软化阶段的吸力-时间变化率2 000 k Pa/s可作为判别崩解类型的阈值条件。

关键词：夯土崩解特征分类性时空性基质吸力基质势吸力-时间变化率

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木梁-夯土界面粘结滑移性能及其计算方法

土木与环境工程学报（中英文） 2022年第2期44卷 184-194页

作者：陈明杰罗漪郑双杰杨志林丁楠华侨大学土木工程学院福建厦门361021 华侨大学福建省智慧基础设施与监测重点实验室福建厦门361021

福建土楼中夯土与木梁的界面性能是二者能够共同工作的基础,而木梁与夯土界面的粘结滑移关系是其界面性能的综合反映。为探讨木梁-夯土界面的粘结滑移性能,进行了8个木梁-夯土节点试件的拉拔模型试验,考虑竖向压力、木梁伸入长度和木梁... 详细信息

福建土楼中夯土与木梁的界面性能是二者能够共同工作的基础,而木梁与夯土界面的粘结滑移关系是其界面性能的综合反映。为探讨木梁-夯土界面的粘结滑移性能,进行了8个木梁-夯土节点试件的拉拔模型试验,考虑竖向压力、木梁伸入长度和木梁表面粗糙度对其粘结力组成、极限荷载等的影响,对木梁-夯土界面进行有限元建模分析,并提出粘结力的计算方法。结果表明:夯土与木梁的界面破坏形态包括木梁的拔出破坏和夯土的开裂破坏,此类界面的粘结滑移曲线可以分为线性上升段、滑移过渡段和摩擦残余段3个阶段;有限元模拟表明,连接器弹簧能够很好地表达木梁-夯土墙界面性能;木梁-夯土界面粘结力包括胶结力、木梁与夯土接触面的摩擦力和基质吸力,随着滑移的不断进行,胶结力不断失效趋近于零,摩擦残余段只存在摩擦力与基质吸力。

关键词：福建土楼木梁夯土粘结滑移模型试验有限元模拟

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夯土在当代景观中的应用研究

夯土在当代景观中的应用研究

作者：吴越浙江农林大学

学位级别：硕士

夯土是一种常见的传统建造材料,夯土技术是我国最古老的建造技术之一。在可持续发展和乡土文化回归的背景趋势下,夯土材料及其建造技术日益受到关注。但当前对夯土材料及建造应用从景观角度出发的研究还比较少,相关内容还缺乏系统的整... 详细信息

夯土是一种常见的传统建造材料,夯土技术是我国最古老的建造技术之一。在可持续发展和乡土文化回归的背景趋势下,夯土材料及其建造技术日益受到关注。但当前对夯土材料及建造应用从景观角度出发的研究还比较少,相关内容还缺乏系统的整理和总结,无法为夯土应用于景观建设提供直接、有效的指导。研究夯土材料及其在景观中的应用,可以拓展传统材料在当代景观中的应用潜力,丰富景观设计中的绿色建造方式,拓展风景园林师的生态化、乡土化设计手法,对营建绿色、低碳、可持续的人居生态环境有着重要的现实意义。论文以夯土为对象,主要采用文献研究、案例分析与实地调研相结合的方法,展开包括夯土建造技术发展历程、夯土材料与建造技术、夯土在景观中的应用等多方面的研究,取得了一定成果,主要体现在以下几个方面:(1)梳理了我国夯土建造技术的发展脉络。我国历史上的传统夯土建造技术是伴随着人们不断追求人居环境的改善而催生发展起来的,经历了从平面夯到堆筑再到版筑三个阶段的发展,主要用于地面、城墙和房屋的筑造。两周时期相关的夯土版筑技术中模板使用、绳索束板、削减做法等都已非常成熟,并形成了最原始的工程规范,到战国时期形成了完全成熟的版筑技术,一直沿用到了明清时期,并传承至今。(2)总结了与景观设计相契合的夯土建造技术方法和流程。夯土常用的材料组成主要涉及土壤、骨料和石灰三种,民间匠人基于夯土构筑的不同强度效果需求以及组成材料的功能特性,形成了侧重点不同的配比控制逻辑,其总结的配比经验在实际建造中较为实用。对于夯土墙而言,主要对骨料与土壤的比例进行控制,可根据墙面的长度、造价等灵活选择,一般控制在3:1-1:1之间,对于夯土地面而言,抗磨抗压性要求更高,骨料和熟石灰成为配料中的主要成分进行配比控制,常用配比为5:2。对于夯土墙基墙顶等细部需做好勒脚、压顶、护角等处理,对于景观中形态各异的漏窗和洞门构造需求,建造做法主要有嵌入物辅助开洞和结合过梁开洞两种形式。(3)总结了夯土的应用优势及在景观中的应用场景。夯土的应用优势主要体现在可塑性、乡土文化性、生态性、经济性四个方面,在乡土景观、文化景观、生态景观打造上都具有广阔的应用前景,可应用于传统村落、乡村公园、遗址公园、纪念性园林、博物馆园区、植物园、地质公园、自然教育基地等多种场景,利用夯土进行重要景观节点的打造,强化地域文化表达,凸显场地的自然生态属性。(4)归纳了夯土在景观中的应用手法与形式。在应用手法上,可通过色彩、纹理图案、质感表现、表皮呈现四大类方式对夯土构筑进行个性化处理,赋予夯土造型表现力。在应用形式上,可结合形体塑造设计,打造夯土墙、夯土坐凳、夯土地面、夯土景观柱与夯土异型构筑等多种形式,同时通过夯土材料与石、木、金属、玻璃、亚克力等其他材料的复合应用方式,利用材质之间的对比和反差,借助木材、金属等材料的支撑作用,丰富夯土创作设计的空间,弥补夯土本身结构性能方面的缺陷,使得夯土构造在尺度上能更灵活多变,更好满足景观应用需求。

关键词：风景园林夯土景观设计夯土建造技术应用形式

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现代夯土民居景观在甘肃地区的适应性研究

现代夯土民居景观在甘肃地区的适应性研究

作者：崔盛政西北师范大学

学位级别：硕士

改革开放以来,国家将乡村振兴上升到战略地位。重点是改善乡村居住环境,追求生态宜居,因地制宜的建设新时代“美丽乡村”。本文以甘肃地区人居环境的建立和社会环境之间的诸多矛盾为背景,目的在于探究现代夯土民居景观在甘肃地区的适应... 详细信息

改革开放以来,国家将乡村振兴上升到战略地位。重点是改善乡村居住环境,追求生态宜居,因地制宜的建设新时代“美丽乡村”。本文以甘肃地区人居环境的建立和社会环境之间的诸多矛盾为背景,目的在于探究现代夯土民居景观在甘肃地区的适应性,以促进传统夯土民居得到可持续的发展,现代夯土民居景观得以推广与应用。首先,运用文献法和田野调查等研究方法。从甘肃地区的自然环境、聚落形态和社会关系层面,对传统夯土民居分布进行地理区域的划分整理,对甘肃地区现代夯土民居的典型案例着重分析,把甘肃地区传统夯土民居和现有典型现代夯土民居的现状对比调研和分析,探索现代夯土民居发展与演变的内在规律。其次,通过适应性的理论对甘肃地区现代夯土民居景观的自然、空间、及社会适应性,探寻乡村民居景观在适应时代生活需求的不足之处和影响现代夯土民居景观的发展与推广的影响因素。在此基础上,总结出现有夯土民居景观质量差、盲目模仿城市住宅、传统观念认知偏差和乡村人口流失的现实问题。最后,“以人为本”把乡土民居景观和乡村居住者联系起来。应对当下夯土民居景观在乡村振兴发展中的困境,提出营造手段的整合,可再生能源的利用,以及现代夯土民居景观未来发展模式的探讨等对应的适应性策略。

关键词：夯土民居景观甘肃地区适应性

基于SH加固材料的土遗址夯土试样室内滴渗试验研究

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岩土工程学报 2015年第8期37卷 1517-1523页

作者：谌文武郭志谦徐彦荣陈鹏飞张帅叶飞兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000

表面严重风化是中国西北干旱地区土遗址的主要病害之一。目前解决防风化问题的主要方法是通过研制的防风化加固材料进行工程加固和修复,然而防风化加固材料的研制尚无法满足实际工程的要求。系统研究了不同浓度SH滴渗夯土试样表面渗透... 详细信息

表面严重风化是中国西北干旱地区土遗址的主要病害之一。目前解决防风化问题的主要方法是通过研制的防风化加固材料进行工程加固和修复,然而防风化加固材料的研制尚无法满足实际工程的要求。系统研究了不同浓度SH滴渗夯土试样表面渗透半径和渗透速率的分布变化规律,及渗透加固后试样波速和崩解性的变化。试验结果表明,单孔最优注浆量为30~40 m L,此时滴渗时间约为300 min,最终表面渗透半径为3~4 cm。渗透后试样波速升高,抗崩解性能明显提高,以1.0%SH渗透后最为明显。

关键词：夯土 SH 渗透性波速崩解

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干旱区古代建材夯土特征及劣化机理研究

四川大学学报（工程科学版） 2012年第6期44卷 47-54页

作者：崔凯谌文武张景科邴慧朱彦鹏兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

夯土这种自商代沿用至今的建筑材料,为干旱区多数遗址所广泛采用,然而区域恶劣的气候特征使其逐渐经历着由病害发育到消失殆尽的劣化过程,成为影响遗址安全保存和科学保护领域亟待解决的问题。研究基于对分布于新疆、内蒙、宁夏、甘肃... 详细信息

夯土这种自商代沿用至今的建筑材料,为干旱区多数遗址所广泛采用,然而区域恶劣的气候特征使其逐渐经历着由病害发育到消失殆尽的劣化过程,成为影响遗址安全保存和科学保护领域亟待解决的问题。研究基于对分布于新疆、内蒙、宁夏、甘肃和青海等地上至汉唐时期下至明清时期的6处夯土遗址的建造特征、赋存环境特征和夯土材料的物理、水理和力学性质的系统分析,得出夯土劣化的主要影响因素和表现形式;并通过在实验室内条件下分别掺入不同含量Na2SO4和NaCl并经历干湿循环的夯土重塑样的风洞、崩解、稠度、抗拉和抗压强度测试实验,证明了反复干湿和盐渍耦合作用是夯土发生劣化的重要影响因素;验证了耦合作用对夯土以抗风蚀能力、稠度和抗拉压强度为代表的主要物理、水理和力学性质影响,阐明了其劣化表现形式与性质劣化之间的内在联系。最后结合定性分析和实验研究的结果对夯土在耦合作用发生劣化的机理进行了初步的讨论。

关键词：干旱区古代建材夯土特征劣化机理

干旱区夯土遗址干湿盐渍耦合劣化微观结构分析

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中南大学学报（自然科学版） 2013年第7期44卷 2927-2933页

作者：崔凯谌文武王旭东韩文峰朱彦鹏兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

通过对分别掺入不同含量Na2SO4和NaCl并经历干湿循环的遗址土重塑样的基本水理、力学指标测试以及风洞试验,揭示试样在耦合作用下崩解速度、抗压强度、风蚀速率与盐分的关系;并通过微结构分析实验研究试样微结构特征参数与盐分之间的关... 详细信息

通过对分别掺入不同含量Na2SO4和NaCl并经历干湿循环的遗址土重塑样的基本水理、力学指标测试以及风洞试验,揭示试样在耦合作用下崩解速度、抗压强度、风蚀速率与盐分的关系;并通过微结构分析实验研究试样微结构特征参数与盐分之间的关系。进而通过统计学分析方法证实试样的宏观性质指标与各微结构特征参数间的相关关系并建立回归方程。研究结果表明:耦合作用通过改变微观结构而对遗址劣化进程产生影响,从而为遗址劣化程度的评价提供了微观依据。

关键词：夯土干湿盐渍劣化微观结构

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土楼夯土风雨侵蚀机理及侵蚀损耗量研究

四川大学学报（工程科学版） 2015年第1期47卷 105-111页

作者：彭兴黔施维娟花长城华侨大学土木工程学院福建厦门361021 福建省结构工程与防灾重点实验室福建厦门361021 安徽省弘宇建筑设计有限公司安徽合肥230001

针对夯土墙侵蚀及侵蚀计量问题,采用现场实测和借鉴水土流失统计的方法,研究夯土风雨侵蚀损耗规律,并提出损耗计量公式,揭示了夯土风雨侵蚀损耗机理、雨水浸润墙体弱化材料性能及风驱雨撞击夯土产生材料颗粒的溅蚀和剥蚀,并量化证实了... 详细信息

针对夯土墙侵蚀及侵蚀计量问题,采用现场实测和借鉴水土流失统计的方法,研究夯土风雨侵蚀损耗规律,并提出损耗计量公式,揭示了夯土风雨侵蚀损耗机理、雨水浸润墙体弱化材料性能及风驱雨撞击夯土产生材料颗粒的溅蚀和剥蚀,并量化证实了雨滴撞击荷载是侵蚀损耗的直接动力。结合当地风、雨气象数据,计算出近年来夯土的年侵蚀量,可用于预测夯土墙剩余寿命,为土楼保护提供适用性的科学依据。

关键词：土楼夯土风雨侵蚀损耗机理