城墙作为中国建筑遗产重要的组成部分,具有珍贵的历史价值、文化价值以及艺术价值。作为军事防线的一部分,墙体和其它辅助军事设施构成古代军事防御设施。国内提倡对建筑遗产进行预防性保护,针对预防性保护,需要了解城墙在自然环境条件下出现的破坏形式以及破坏过程。目前,针对降雨条件下城墙破坏过程还没有完全掌握,根据破坏过程进行预防性措施并未完善。本文针对上述问题,通过Green-Ampt模型引入Lambe模型,对FLAC3D软件进行了二次开发,使其符合非饱和土渗流理论以及非饱和土稳定性计算理论。对城墙入渗破坏进行了数值模拟,模拟了不同降雨情况下城墙破坏过程。最后使用再生建筑骨料对原状土进行改性,针对改性土进行常水头实验和强度试验。实验仪器分别为TST-70渗透仪和ZJ型电动直剪仪,验证改性土的抗渗性能和强度性能,为降雨情况下城墙稳定性研究提供参考。论文的主要研究成果如下:(1)将Lambe模型引入Green-Ampt入渗模型,本文推导了考虑湿润层分层及导水系数随着深度变化而变化情况下的渗透方程。通过模拟结果与试验数据对比,改进后的模型与现实状况的误差更小。(2)模拟结果表明,城墙降雨入渗导致城墙破坏主要集中在于坡面转角处。降雨强度对墙体最大孔隙压力影响较大,对墙体位移与最大入渗深度影响较小。随着时间的增加,城墙孔隙压力及位移在坡顶拐角处出现最大值,并沿着坡面向下发展。(3)再生骨料对于原状土的抗渗性具有增强作用。随着砖骨料、砼骨料的掺入量增加,改性土的渗透性逐渐降低,并在单一骨料掺入量达到40%趋于稳定。改性土在砖骨料10%~20%和砼骨料20%-30%配比组合下,抗渗性最佳。(4)通过快剪试验验证,在砖骨料10%~20%和砼骨料20%-30%配比组合下,比较了改性土与原状土的力学特性。改性土的内摩擦角降低约3%-9%,粘聚力增加约为40%-50%,满足强度要求,可以将此配比方案运用至城墙预防性保护方案中。