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题名环境蒸发条件下石质文物毛细水动态分布规律影响研究
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作者
秦立科
郭瑞琦
赵皓辰
甄刚
王琦
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机构
西安科技大学建筑与土木工程学院
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出处
《岩土力学》
2025年第S1期354-365,共12页
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基金
国家自然科学基金项目(No.42071100,No.42271144)
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文摘
受环境变化影响,自然条件下保存的砂岩表面蒸散速率并不保持恒定,这就导致砂岩内部毛细水在一定范围内产生迁移现象。该现象不仅引起砂岩内部矿物的反复水化膨胀-干燥收缩效应,因毛细迁移现象引起的诸如可溶盐结晶-溶解循环、冻融循环、生物风化等都进一步加速了砂岩的劣化进程。为对石质历史建筑进行的抢救性保护工作提供可靠参考,从毛细水迁移机制的角度出发,以湖北恩施“荆南雄镇”石牌坊为研究对象,对其周围微环境进行了长期监测以及相关室内试验研究。采用数值模拟的研究方式,利用Comsol Multiphysics软件,在砂岩部分连续浸泡条件下,将微环境监测数据和岩石风化联系到一个研究框架中。结果发现:(1)从不同时间液体体积分数分布情况的角度来看,在长时间维度下,湿润锋附近的水力梯度平缓,砂岩体积含水率变化最剧烈,在这一高度范围内岩石劣化现象最为明显;(2)砂岩中毛细水总量达到动态平衡后,体积含水率在竖直向上呈现出上低下高,水平向上呈现出中间向两边递减的分布规律,且湿润锋随蒸散速率的变化而上下起伏,所对应区域与实际调研中的风化区域相吻合;(3)通过降低石质结构历史建筑底部压力水头可显著减少水分进入其中,故而可以通过降低石牌坊周围地下水高度的方法,达到降低底部水压头的目的,从而减小因毛细水迁移引起的的劣化效应。
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关键词
砂岩劣化
毛细水迁移
Penmane-Monteith方程
Richards方程
蒸发边界条件
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Keywords
damage of rock
capillary water migration
Penmane-Monteith equation
Richards equation
evaporation boundary condition
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分类号
TU411
[建筑科学]
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