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中国是五千年文明古国，遗留下的土遗址不计其数。据调查，仅全国文物保护重点单位的土遗址就有近400个，但是时至今日，这些具有重要文化和历史意义的土遗址破坏严重甚至濒临消失，致使其保存受到很大的威胁。与干旱环境土遗址不同，潮湿环境土遗址由于土体的高饱和度和外界环境的复杂性，使其保护更具有挑战性，可以说对潮湿环境土遗址保护材料和相关工艺的研发是一个世界性难题。 本文以干旱地区取得成功应用的一定模数硅酸钾溶液（以下简称PS）为基础，通过室内试验和数值模拟试验深入探讨了其对潮湿环境遗址土（良渚遗址）渗透加固机理及相关改进特性。室内试验包括PS渗透试验、PS加固前后抗剪强度和固结试验、压汞试验以及扫描电镜试验和X射线衍射试验等。数值模拟试验包括PFC2D离散元模拟和GEO-STUDIO应力和渗流耦合模拟。 本文主要研究内容如下: (1) PS渗透加固机理 通过X射线衍射试验，分析了加固前后遗址土粘土矿物成分、含量以及结晶度的变化，进一步验证了PS材料的化学加固机理，即PS与粘土矿物的聚合缩水反应。 基于压汞试验数据，利用双峰孔隙分布模型拟合得到遗址土加固前后集合体间孔隙分布和集合体内孔隙分布特性，提出PS渗透加固的两种机理:集合体间孔隙的增大效应;对集合体内孔隙的充填效应，并提出相应的指标参数P1和P2衡量两种加固机理。 (2) PS渗透加固对遗址土强度的增强特性 根据加固前后遗址土的直剪试验和固结试验结果，得出PS材料对遗址土强度的增强特性:PS渗透加固作用下土体的骨架结构得到加固，从而使孔隙稳定性得到加强，增加了土样的屈服强度、峰值强度和残余强度，同时也增加了遗址土非线性变形阶段的变形模量，而对线性变形阶段的变形模量改变较小。 同时基于扫描电镜观测结果，分析了加固前后遗址土颗粒和孔隙微观结构参数（分形维数、定向角以及磨圆度）的变化规律和特性;利用PFC2D离散元数值模拟软件建立细观模型，探究了遗址土强度增强的原因，结论为:PS渗透加固改变最大的是颗粒间的摩擦系数，其次是颗粒之间的粘结强度等。 由于PS渗透方向上抗剪强度的差异，提出利用指数曲线表示加固后遗址土抗剪强度在渗透方向上的衰减特性，并用于加固效果的评价;此外还分析了渗透时间和渗透次数对指数曲线的影响，用于指导现场PS渗透时间和渗透次数等工艺的实施。 (3) PS渗透加固对遗址土非饱和特性的改进 以压汞试验数据间接推导了PS渗透加固前后遗址土（A区）非饱和土土水特征曲线、非饱和渗透系数以及非饱和抗剪强度参数的变化规律。 并以抗剪强度衰减曲线为基础，结合加固前后孔隙分布曲线，研究和推导了PS渗透方向上非饱和土水特征曲线、非饱和渗透系数以及非饱和抗剪强度，结果表明:在13％和25％含水量下，PS渗透加固后遗址土非饱和土水特征曲线、非饱和渗透系数以及非饱和力学强度改进在不同部位均匀性较好;而在17％、19％和21％含水量下，PS渗透加固后遗址土非饱和土水特征曲线、非饱和渗透系数以及非饱和力学强度改进在不同部位均匀性较差，渗透至45-75cm深度处加固遗址土与未加固遗址土非饱和特性一致。 (4)土遗址破坏机理及PS渗透加固工艺 在现场调查的基础上，总结出潮湿环境土遗址发生破坏类型主要有雨蚀、裂隙、坍塌和冲沟发育等，影响因素主要为剧烈的干湿循环和降雨等。 通过应力和渗流耦合模拟，证明了坑底掏蚀可能是由坑底剪应力集中造成土体产生较大的变形，再加上降雨、积水等因素而产生的。土遗址坑顶壁面处的裂隙发育主要是在降雨作用下，土体剪应力在该部位集中，进而引起侧向位移增加所致。积水和土遗址开挖完成后水位的恢复对坑顶壁面裂隙具有抑制作用。 通过数值模拟试验，对现场PS渗透加固含水量和加固深度的选择进行了研究和总结，认为:土遗址在13％、17％、19％、21％和25％含水量下加固效果类似，因此可根据PS现场的渗透性和需要加固的深度选择适宜的加固含水量;在开挖深度小于2.4m时，加固深度的不同对土遗址应力场和渗流场改变可忽略不计;当开挖深度大于2.4m时，加固深度不宜小于15cm。 论文的结论为PS材料在潮湿环境土遗址加固和保护工程中的应用提供了详尽和完善的资料，同时也为PS材料及相关工艺的进一步研发奠定了基础。