[发明专利]砖-土古建筑基座病害监测系统及实施方法

说明书

本发明公开了砖‑土古建筑基座病害监测系统及实施方法，包括地质雷达监测装置、面波监测装置、体积含水率监测装置、地下水位监测装置、电阻率监测装置和土壤吸力监测装置。本发明还公开了该监测系统的实施方法。本发明通过设置地质雷达监测装置、面波监测装置、体积含水率监测装置、地下水位监测装置、电阻率监测装置和土壤吸力监测装置，基于水分场‑电磁场‑声波场等多场耦合的原位监测分析系统实施方法，能全面动态掌握古建筑基座内部水环境的演化过程，还基于电磁波‑声波‑电场等理论体系与岩土介质的水分场关系，实现深入探索古建筑基座内部水环境的时空分布规律，为古建筑基座的病害调查、预测和修复提供了科学的系统监测及理论分析方法。

技术领域

本发明属于建筑结构工程技术领域，涉及砖-土古建筑基座病害监测系统，本发明还涉及上述监测系统的实施方法。

背景技术

近年来，随着申遗的快速发展，古遗址、文物保护和修复已成为研究的热点。ICCROM、WHC、ICOMOS及其他诸多研究机构及广大学者，都在致力于研究探索古建筑的保护与修复工作。然而，对于具有上百年历史的古遗址、古建筑病害及损毁的报道仍然屡见不鲜。大量现场调研、无损探测、模型试验、数值分析等研究成果表明：多数历史悠久的夯土遗址、砖-土结构古建筑正面临着酥碱、生物入侵、风化、剥蚀、水毁、空洞、开裂甚至坍塌等病害，造成这种病害的原因主要是：长期降雨入渗至夯土遗址或古建筑夯土内，而夯土的渗透性又极低，渗入夯土内部的水分难以在短期内排出，久而久之造成内部饱和度逐渐上升，进而诱发地基湿陷软化，产生不均匀变形；连续降雨入渗导致土体内部的细微粘性颗粒和可溶性盐分流失形成渗流通道，从而诱发夯土地基承载能力逐渐降低。由此可见，水害是造成古建筑结构病害的终极原因。因此，针对古建筑基座的水害规模、时空分布规律及形成机制进行系统监测分析，对后期古建筑基座的防渗处理和修复具有重要的科学参考意义。

然而，目前对于古建筑水害的研究存在以下问题：

(1)文物保护法及相关条例规定任何研究性工作均不得损伤文物本体结构，这使得其病害及其孕灾机理的研究存在一定的困难，因此，针对土遗址在干湿、冻融循环、风蚀、盐渍化等条件下的病害研究，多局限于室内物理-化学试验和材料劣化的力学试验，而缺乏原位监测系统的试验规程；

(2)古建筑损伤的无损探测常用方法有：GPR地质雷达、IR红外探测、TDR电阻率方法、中子仪和核磁共振方法、环境振动原位测试法、弹性波探测法等，通过上述原位测试手段可以从不同理论层面上来研究砌体结构损伤特征及水分场分布特征，但将上述多种监测手段的综合应用于工程实际较少；

(3)单纯的无损探测方法可以定性的获取古建筑基座内部结构的宏观损伤特征和水分场空间分布规律，但难以描述基座内部水分场在外界水环境作用下的水分迁移规律和长效机制；

(4)古建筑结构的病害主要是水害和结构病害，除了偶然情况(地震、洪灾、战火及其他偶然不可抗力因素)外，结构病害多由水害引起，但对于砖-土结构基座的水害与结构病害关系的探索也较少；

(5)除了古建筑基座等特殊结构的水害监测之外，大量濒临消失的古遗址、古文物等水害的诱发机制、演化规律研究和现场监测等也较缺乏系统的理论分析方法和监测系统的综合利用等问题。

为了深入了解上述古建筑结构所面临的病害及形成机制问题，非常有必要研发一种能实现对古建筑基座的水害和结构病害进行监测的系统。

发明内容

本发明的目的是提供砖-土古建筑基座病害监测系统，能对古建筑基座的水害和结构病害进行监测。

本发明的另一个目的是提供砖-土古建筑基座病害监测系统的实施方法。

本发明所采用的技术方案是，砖-土古建筑基座病害监测系统及实施方法，包括地质雷达监测装置、面波监测装置、体积含水率监测装置、地下水位监测装置、电阻率监测装置和土壤吸力监测装置；