衬砌-锚杆加固碹窑民居的力学行为及稳定性分析
高幸, 王维玉
(1.大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，大连 116024；
2.河北省建筑科学研究院有限公司, 石家庄 050021)
碹窑民居是一种上部为土坯结构下部为夯土结构的生土建筑，素有'冬暖夏凉神仙洞'的美称。偏居一隅的碹窑建筑群落静静地矗立于冀北黄土高原之上，历经着千百年来的风风雨雨。随着社会经济的高速发展，城镇化进程的加速推进，大量务工人员从农村涌入城市，常年居住在外，碹窑民居无法得到妥善维护，大量窑居发生局部破坏甚至坍塌[1]。为了传承碹窑民居的历史文化，保护居民的生命财产安全，有必要加强碹窑建筑研究，对其实施进一步加固改造。
目前，已有部分学者通过实地调研、数值模拟和现场试验等手段对生土窑居的破坏模式进行深入研究。肖元飞等[2]通过现场调查将黄土窑洞的破坏模式概括为裂缝、窑洞冒顶和窑洞崩塌3种模式，并用数值软件模拟了窑洞破坏的演化过程。高幸等[3]调研发现,碹窑破坏形式主要为窑顶塌落、窑鼻与窑顶连接处破坏、窑脸前倾倒塌等，并进行了动力试验研究。胡晓峰等[4]根据实地勘察及文献查阅，归纳了窑居的主要破坏类型包括地基破坏、窑腿残损、窑脸残损、拱顶残损及窑顶残损等。上述成果为生土窑居的加固改造奠定了良好的研究基础。
现今，针对生土结构的研究主要从以下两方面展开，一方面是对生土材料的改性处理，另一方是对生土结构的加固改造。生土材料的改性方式包括物理改性和化学改性，张坤等[5]提出了以浓度为3%的糯米浆作为黏结剂，河砂作为改性添加材料制备的生土试件的力学性能得到有效提升。王毅红等[6]提出了砾石与水泥对生土材料的改性配方，发现砾石含量低于8%时，掺入水泥可显著提升材料抗压性能。钱觉时等[7]基于石膏粉煤灰对生土材料改性处理，并进一步掺加了聚羧酸减水剂，试验表明材料的力学性能与耐水性能显著提高。Savary等[8]通过激光辐射的方式提升了土坯的抗压与抗折强度，但土坯的抗弯性能未得到明显改善。Degirmenci[9]针对生土材料抗水能力差的缺点，提出废磷石膏改性生土的方法，提升其力学性能和抗水能力的同时可减少环境污染。许多学者针对生土结构的加固改造研究，Bossio等[10]提出了土工格栅加固土坯墙的方法，并通过动力试验证实该加固措施的有效性。Meybodian等[11]提出了利用当地可持续的天然材料对土坯墙体进行加固补强，试验结果表明，天然补强材料可有效改善土坯墙体的抗震性能。Banadaki等[12]提出...
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