文化遗产承载灿烂文明,传承历史文化,维系民族精神,对于继承和发扬中华民族优秀传统文化具有重大意义。土遗址是重要不可移动的文化遗产之一,尤其在中国古丝绸之路的干旱半干旱自然环境下得以大量的保存。但受到自然营力和人类活动的影响,夯筑土遗址普遍存在威胁结构稳定性的病害,如卸荷变形裂隙、构造活动导致的裂隙,施工接缝产生的裂隙等,使土遗址濒临失稳倒塌。在大量亟待保护加固的背景下,中国土遗址保护整体仍处于“抢救性加固阶段”,夯筑土遗址的力学稳定性控制是当务之急。全长粘结锚固技术施工扰动小,能够有效控制裂隙发展,发挥土遗址的自稳能力,使土遗址得到长久保存,目前已在土遗址加固工程中得到广泛应用。木锚杆作为中国古建筑中传统的建筑材料,在材料本身特性、结构特性及文化特征的相关性上均充分体现出应用于土遗址加固中的适宜性。但现有研究主要集中于夯筑土遗址锚固材料研发和单锚的锚固机制,对于锚杆间互相影响及群锚效应分析方面还尚未涉及。因此,本研究立足于国家“一带一路”倡议和文物保护领域的迫切科学需求,开展了干旱半干旱环境下夯筑土遗址木锚杆群锚效应研究。基于土遗址及岩土锚固研究现状的梳理,论文研究内容科学认知土遗址锚固发展及群锚效应控制指标。论文的主要创新内容和方法如下:(1)研究首先开展了锚固材料的基本性能试验。在烧料礓石改性浆液的配比优化试验中,提出了浆体材料室外土体掩埋养护的试验方法,更复合浆体材料的实际服役状态。通过检测180天龄期内浆液结石体的物理力学性质,比选最具兼容性需求的锚固浆液为烧料礓石与石英砂质量比1:1材料的配比。在白蜡木锚杆在不同含水率状态的物理及力学性质试验中,提供密度、收缩膨胀率、抗拉、抗压及弯曲强度等参数,并从微观角度解释白蜡杆高强度和高韧性机制。(2)基于正交试验设计,开展了木锚杆群锚拉拔的模型试验,研发夯筑土遗址群锚拉拔试验系统,实现了多根锚杆整体拉拔,并解决锚杆之间抗拔力差异导致应力不均匀的问题。在此基础上探索夯筑土在2锚、3锚和4锚下,不同间距、边距和埋置深度条件下的群锚效应,得到包括群锚破坏模式、极限抗拔力、群锚完整荷载-位移关系、各基体的破坏特征和锚杆界面剪应变分布与传递特征等。通过正交分析得到了各因素对群锚效应影响的主次顺序依次为埋置深度、锚杆间距及锚杆数量,阐明夯筑土遗址群锚状态下的受力机制及影响因子。最终结合夯土体物理力学性质确定影响群锚破坏顺序的原因。(3)基于有限差分FLAC 3D(6.00)仿真计算软件中“接触面”单元,建立了考虑锚杆数量、锚杆间距、边距、埋置深度及夯土体层状性质等因子下的木锚杆群锚系统数值模拟方法,分析锚固系统各界面及夯土体内部应力分布与传递规律,补充并扩展了模型试验结果,评价多变量模型下各因素锚固能力。(4)为获得应用于实际夯筑土遗址墙体群锚系统的拉拔检测,修建大比例尺的试验模拟墙体,模拟墙的建立实现了传统夯筑工艺下的建造模式。基于室内群锚试验拉拔系统,改进成为适用于遗址墙体的群锚拉拔装置,结果与室内模型试验相互验证,明确了群锚系统的破坏模式及锚杆界面应变分布与传递特征,优化了全长粘结型木锚杆剪切-滑移模型,提升了现有研究的理论水平。本论文研究成果为土遗址群锚锚固设计与效果检测提供技术支撑,揭示了木锚杆群锚的破坏机制,为土遗址锚固的科学化与规范化提供理论基础,拓展了夯筑土遗址稳定性评价和锚固加固技术的研究方向,进而丰富了土遗址保护学的深度及内涵,实现土遗址保护学科的科学性及系统性。