土遗址作为一种非常重要的人类文明遗址,在我国境内数量众多,分布广泛,所处的自然环境也千差万别。现存的土遗址往往具有重大的历史价值和考古价值,其中杭州良渚古城遗址是众多历史文化实物遗存的典型代表,它对于研究中华文明的起源有着非凡的意义。良渚古城遗址所在地区气候温暖湿润,属于典型的潮湿环境中的土遗址,遗址本体长期遭受地下水毛细上升作用的侵蚀,稳定性较差,如何长久有效地保存遗址本体成为一项极其重要的研究课题。21世纪以来,随着国家对文物保护工作的扶持和重视,文物保护工作者在露天土遗址的抢险加固保护中取得了很多优秀的成果,并且仍在不断探索关于潮湿土遗址保护方面有效的方法和措施,如使用改性材料加固、表面补砌、回填以及原地展出等。但值得注意的是,如何对潮湿土遗址内部的微观水环境进行有效地控制是处在潮湿环境中的土遗址长久保存的关键所在,现有的研究成果很少。潮湿环境下的土遗址产生破坏的主要原因为土体内部的毛细水上升及盐分的迁移,改变了原有土体的水。盐平衡结构。对此,本研究提出了利用电化学的方法来控制土遗址的内部环境,即在土遗址本体中加入直流电场,让土体内部的水分在电场力的驱动下从阳极向阴极移动,从而抑制毛细水的上升及盐分的迁移和富集,使土体内部的水-盐平衡结构维持在最佳状态,保持土体内部赋存环境稳定,从根本上解决潮湿环境下土遗址的破坏问题。本研究首先以吸水性较好的滤纸为研究对象,进行了不计重力的二维平面模拟,研究了直流电场作用下水分的水平运移状态,分析了直流电场驱动水分运移的机理；其次,以杭州良渚古城遗址为原型,对重塑土样进行直流电场抑制毛细水上升的三维模拟试验,研究了直流电场对土样中毛细水的抑制作用；然后,进行了遗址区地下水携带盐分毛细上升的模拟试验,研究了在直流电场作用下土样中水-盐的运移和分布；最后,以同样处于潮湿环境中的南京大报恩寺遗址地宫为原型,分析了毛细水上升造成土遗址破坏的机理以及直流电场对潮湿土遗址的保护加固的机理,应用直流电场抑制毛细水上升的保护加固技术构想。本文的主要研究内容和取得的研究成果包括：1.直流电场抑制水分迁移的平面模拟研究利用纤维结构的润湿机理对浸水后的滤纸和有毛细水补给的滤纸中水分分布状态进行描述,结果如下：浸水后的滤纸整体水分分布均匀；有毛细水补给的滤纸,受粘附作用和毛细吸附作用影响,滤纸含水率在水平方向随距透水石距离的增加而逐渐递减。运用Helmholtz-Smoluchowski模型分析滤纸中水分运移的机理,滤纸两端添加了直流电场后,受电场作用在滤纸中将形成额外的渗透压,使水分在滤纸的一端积累,试验表明滤纸含水率在200%以上时直流电场对滤纸中毛细水的抑制效果较好。2.直流电场抑制毛细水上升三维模拟研究在无毛细水补给的条件下,对照组土样中的水分仅受蒸发作用影响,试样整体含水率随着时间的增加而降低；同一时间下,试样中的含水率随高度增加而降低。随着电渗时间的增加,上行电场组土样中含水率从初始的随试样高度增加而降低变成了随着试样高度的增加而增加,电渗促进水分向上运移效果明显：下行电场组土样顶端含水率下降速度大于土样底端含水率下降速度,且含水率曲线斜率随时间增加迅速降低,电渗对试样中水分的抑制效果从下至上逐渐增强。在有毛细水补给的条件下,上行电场组中干密度为1.50g/cm3的试样在电场作用144h后顶端含水率较未添加电场时高5%；干密度为1.60g/cm3的试样的这一差值可达7.4%,说明电场促进毛细水上升的效果较好。下行电场组中,干密度为1.50/cm3的试样与对照组中相同干密度的试样相比,不同高度处含水率随电渗时间增加而降低,说明电场作用抑制了毛细水的向上运移。3.直流电场控制水-盐迁移耦合试验研究天然土试样和含盐土试样在施加下行电场时,毛细水抑制量均随高度增加呈线性递减趋势；在施加上行电场时,毛细水促进量均随高度增加呈线性递增趋势。在无水分补给的条件下,施加下行电场时,天然土和含盐土毛细水抑制量最多可分别达1.56%和4.68%；施加上行电场时,天然土和含盐土毛细水促进量最多可分别达2.09%和1.93%。在蒸馏水补给条件下,施加下行电场时,天然土和含盐土毛细水抑制量最多可分别达5.38%和6.30%；施加上行电场时,天然土和含盐土毛细水促进量最多可分别达3.39%和8.81%。在盐溶液补给的条件下,施加下行电场后,含水率曲线斜率降低,土样上部含水率减少,下部增加；施加上行电场后,天然土试样整体含水率升高2%左右,含盐土试样整体含水率升高4%左右。试验首次利用直流电场控制Na+和S042-的运移方向,再联合物理除盐方法,将电渗汇集的盐分脱去,可有效解决盐类风化对古代土建筑的破坏问题。4.直流电场抑制毛细水上升机理研究以大报恩寺遗址地宫为原型,根据毛细力学中毛细作用物理模型和非饱和土力学中收缩膜(水-气分界面)的表面张力模型对潮湿土遗址墙体坍塌破坏机理进行了分析。从电渗机理出发,结合试验数据,对直流电场抑制潮湿土遗址毛细上升效果进行了理论分析。分析认为潮湿土遗址在施加直流电场后,土中的水分重新分布,土体整体含水率降低,单位高度上的含水率变化增加。蒸发作用、毛细作用、电场作用三者最终达到动态平衡,遗址内部始终存在较大的基质吸力。应用直流电场可以从本质上解决土遗址中墙体坍塌破坏问题。提出了现场应用直流电场对潮湿土遗址进行电动控制防潮的技术构想。