西安市钟楼台基水害分析与水分场特征研究

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本文以钟楼台基为对象,对其水害现象进行半年原位检测,结合水分场反演、数值模拟,探究台基的水分场特征。文中通过雨雪量计、流速仪等,宏观上分析排水管道的排水效能,确定出对台基病害有影响的“水源”类型;利用土壤电阻率测试仪、时域反射仪等,从电流场理论、水分场理论多种角度分析降雨前后、花台浇灌前后上述“场量”演化规律;再结合电磁场、水分场反演来分析水分迁移规律,确定出降雨及花坛浇灌这两大“水源”对台基的影响程度;最后利用GeoStudio2007进行数值模拟对比研究。主要结论如下:(1)通过现场水文检测得出:钟楼台基内部排水管的排水效能保持在83%左右,降雨引起的台基积水和入渗量占总降雨量的12%以内。侧面揭示基座渗漏原因:降雨入渗和排水管排水能力的减弱、海墁以下防水层老化失效,以及内部夯土层可能存在空洞、湿陷软化、细颗粒被冲蚀流走形成渗流通道等。(2)通过台基顶部、底部、天然地基等不同部位含水率原位检测,以及底部电阻率检测,对比降雨前后、花坛浇灌前后内部含水量变化情况,并分析内部水分入渗规律,得出一致结果:地下水位抬升、花坛浇水对基座水害影响并不严重,降雨入渗是诱发基座水害的主要原因。(3)通过地质雷达无损探测,对比台基外廊柱、海墁顶部及外墙波形反射图,直观展示出这些部位的削弱区域,间接反映出入渗点及入渗区域;再结合海墁及外墙水分场反演得出的三维切片图,定量分析海墁顶部入渗点位置、墙体入渗通道及渗透范围,印证第四章检测结果。(4)通过花坛浇灌数值模拟结果可知:持续13年浇灌只有较少水分向台基内部迁移,与整体浇灌量相比可忽略不计,预测50年后渗流状况发现基座内部的体积含水量没有较大变化,整体渗透矢量朝向是地基下方,只有极少水分入渗到台基内部。(5)通过600年降雨数值模拟结果可知:前期水分的入渗并未贯通到券门拱顶、拱腰,随着时间的增加,内部逐渐形成贯通。外墙体入渗速率及体积含水量值比其他部位大,与“墙体渗漏病害现象比其他部位严重,发生时间最早”规律相符,另外由于止水帷幕的阻挡,台基正下方浸润线抬升幅度比外地基高。
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