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人居学院博士研究生答辩安排信息表(夏寅)

日期:2024-11-26 点击数: 来源:


学号

4515022001

姓名

夏寅

导师

顾兆林

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研究方向

土遗址保护

论文

题目

秦陵遗址展厅土遗址盐害机制研究

中文摘要

修建建筑大厅原址保护和展示土遗址,即建立遗址博物馆,是目前保护和展示文物遗址的重要方式。不过,目前的遗址博物馆尽管避除了室外土遗址面临的降雨、降雪、风吹日晒等室外不利天气,但由于土遗址依然与土壤介质及地下水联通,仍然会受到土壤水盐运移的影响,其表征为出现在土遗址表面的可溶盐危害,导致土遗址表面酥粉、剥离。对于土遗址表面存在重要的考古迹象区域,这类病害的防治显得尤为重要。本文研究以我国帝王陵中规模最大、埋藏物最为丰富的一座大型陵园秦始皇帝陵及其陪葬遗址坑为研究对象,极具代表性和示范性;该遗址作为“中华文明的精神标识”,是中国第一批国家重点文物单位,1987年被列入“世界遗产名录”,在历史、艺术、科学等方面都有很高的价值。

本文主要针对遗址博物馆土遗址表面可溶盐危害问题,通过现场调研分析、土柱分析、土饼试验和数值模拟相结合的手段和研究方式开展机制探索研究,以期为揭示遗址本体中可溶盐运移和发生发展规律,了解遗址本体盐害产生原因和损害机理;预测博物馆环境下的土遗址水盐运移状况,以期构建遗址博物馆土遗址可溶盐危害控制条件及合理的治理介入点。

首先调研南北方不同地区的遗址博物馆土遗址现状,包含了南方潮湿环境的土遗址和北方相对干燥环境的土遗址。从遗址构筑类型来讲,所调研的土遗址有考古发掘生土结构的土遗址、夯土与砖石混合结构的遗址、生土和夯土兼具的遗址,以及夯土结构遗址。从建筑类型上来讲,有封闭类型,即遗址与参观游客隔离,也有开放类型,即遗址与参观游客有充分的接触空间的。从成盐类型上来说,部分遗址含有较高的NaCl,病害主要表现为疱疹,其他大部分土遗址Na2SO4为主要盐分含量,病害主要表现为酥碱。本文针对NaCl和Na2SO4为主的两大类可溶盐类型,开展土遗址的可溶盐迁移及盐害机制研究。

其次,通过秦陵遗址区域环境地质和土遗址的调查,获取了水文、地质、气象环境等土遗址上、下环境参数,尤其是秦陵地区地层分析以及深剖面水盐分布特征。以K9901坑为代表,通过土饼的环境静置实验和土柱的水盐迁移动力学实验,以及Hydrus软件的数值建模与模拟,研究秦陵土遗址的可溶盐迁移、盐害机制及预警的盐害阈值等,为土遗址的盐害防治提供理论和技术支撑。

土遗址盐害机理可划分为外部因素与内部因素两个方面。外因主要是外部环境,如温度、湿度、地下水等;而内在原因就是土的自身条件。重塑土饼的环境模拟实验研究了外在环境不同温湿度指标对土遗址表面可溶盐的入渗影响,结果表明:大气环境湿度越高,降尘中的可溶盐入渗深度越深,但入渗深度不会超过40mm;相对湿度较低的情况下,温度变化所带来的影响大于湿度变化所带来的影响;温度差5℃以上,可溶盐便可以以成倍的深度渗入土饼中。新发掘土遗址可溶盐含量超过0.1%时,短期内就会导致明显的盐胀作用;历经三年试验,表明在长期展示下缓慢蒸发和可溶盐迁徙导致的可溶盐危害仍在持续影响。低含盐量的土体,表层积盐趋势更为明显,且硫酸根离子运移速度大于氯离子,而中含盐量的土壤表层两种盐含量逐渐趋同;土遗址表面在经历盐分迁移后,粒径趋小;同时,随着可溶盐含量的增大,土体孔隙率也逐渐增大,且低含盐量表层孔隙率要更大一些。土壤性质对盐膨胀有影响。土壤中粘土矿物含量越高,其膨胀速率越快,当粘土矿物含量达70%时,其膨胀速率为最低;盐胀作用随密度增加先降低后升高,密度在1.8×103kg·m-3时盐胀作用最小。

通过土柱实验监测和分析不同深度处土壤的水、热、电导率和含盐量等数据,结果表明:博物馆展厅内温度会影响土壤温度,继而影响盐害的发生和发展;可溶盐主要聚集在土柱表面0~30mm土层范围内;硫酸盐的存在对于土遗址的危害具有潜在的威胁。

根据土柱实验的数据以及Hydrus软件土柱数值模拟结果的对比,评估了Hydrus用于土遗址水盐迁移模拟的可靠性。利用Hydrus数值模拟以K9901坑及周边环境的土遗址水盐运移,通过干预和非干预环境条件下遗址水盐运移模拟结果对比可知,干预环境条件下可溶盐离子的增长速率和富集程度均低于非干预环境条件,说明可以通过环境控制措施实现土遗址水盐迁移的控制,减缓盐害的发生。

通过研究,本文在土遗址盐害机制、盐害评估和预测方法做出了创新性成果:设计开发了显微轮廓线扫描法土遗址表面盐害劣化程度的评价方法,将土遗址保护风险预警前置,提升了评估的准确性和灵敏度,特别适合珍贵遗迹遗物现场保存状况的评估工作;针对NaCl和Na2SO4两种重要的可溶盐,明确了遗址博物馆可溶盐危害的阈值和土遗址盐害治理的有效时机;构建了博物馆环境下的秦陵博物馆土遗址水盐运移的数值模拟方法,弥补了以往研究土遗址盐害时只能在土壤表面浅层取样检测或埋设水盐变化传感器造成土遗址破坏的不足。通过研究,还得出了以下结论:明确了我国现存土遗址中NaCl和Na2SO4为主要的两大可溶盐类型;尤其明确了秦俑坑遗址的Na2SO4为主要可溶盐的含盐特征;数值模拟结果表明:控制展厅内环境参数可延缓土遗址表面盐害的产生和发展;为全国其他土遗址病害研究和后续开展预防性保护共性关键技术研发提供了重要的支撑。

答辩时间

2024年11月27日 下午√ 14:30开始

答辩地点

西安交通大学兴庆校区东二楼105会议室

答辩秘书

李进

手机号码


工作单位

西安交通大学

答辩评委

评委人数

姓名

职称/是否博导

工作

单位


1

李旭祥

教授/是


西安交通大学

2

马涛

研究员/是


陕西省文物保护研究院

3

黄宇

研究员/是


中国科学院地球环境研究所

4

赵民

正高级工程师/是


中国建筑西北设计研究院

5

孟祥兆

教授/是


西安交通大学

6

罗昔联

教授/是


西安交通大学

7

张云伟

教授/是


西安交通大学


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