在我国璀璨的历史文化长河中,留下了大量珍贵的古城墙遗址,有些保存相对完整,大部分则已经破败不堪。近些年来,随着国家对古遗址保护工作的重视,加之可持续发展的理念越来越受现代人所追求,生土建筑这一古老绿色的建筑形式重新回到了人们的视野当中,从古至今,生土材料经历了从单一到多元化的发展历程。针对以上问题,本文旨在研究改性生土在古城墙中的修复应用,分析不同改性材料的不同特点,推广生土建筑的使用范围。本文通过选取糯米、石灰、砂子、水泥和稻草纤维等不同材料对素土进行改性试验研究。通过采取室内试验、室外模型缩尺试验建立了不同改性生土的城墙模型,再利用红外热像仪监测试验和数值分析试验,研究不同改性生土的力学性能,抗渗特性,保温节能特性等性能,通过试验和数值模拟相结合的方法,给出不同改性生土的综合评价和土遗址修复意见。本文主要研究成果如下:(1)以白鹿原地区黄土为原材料,根据不同改性生土材料的最佳配合比,进行击实试验,获取了包括素土在内7种不同改性土的最大干密度和最优含水率,不同土体平均最大干密度为1.55g/cm3,最优质量含水率为22.8%;(2)通过击实试验,选取具有代表性的7种不同改性生土材料,利用土水特征曲线试验,获得了不同非饱和改性生土基质吸力和含水率之间的变化关系,比较了不同改性生土持水或释水性能的优劣,为模拟城墙降雨入渗提供参数;(3)构建了1:20的城墙夯土缩尺模型试验,基于红外热像仪及TDR温湿度测试方法的基础上,开展了持续时间为一年的改性生土墙体抗渗性、抗剥蚀特性、抗裂性能、传热性能研究。得出三七灰土的含水率变化范围最大为23.4%,抗渗性能最好;三合土和三七灰土的温度梯度受外界影响变化范围最小为7.3℃,这表示这两种改性生土的保温(散热)性能最好;稻草土和糯米灰膏土的剥蚀比分别为0.1%和0.12%,在自然环境下,这两种改性生土最为稳定;稻草土的裂缝扩展率最小为0.2%,表现出较强的抗风化和抗剥蚀性能。(4)基于数值分析方法,针对生土材料的三个热学指标:导热系数、比热容和换热系数进行敏感度分析,得出比热容、换热系数、导热系数对土体温度影响依次从大到小的变化规律。以生土墙体模型试验实测结果为研究对象,通过数值反演分析,得出素土及不同改性土的比热容和导热系数的取值范围,并基于夯土材料的热学特性指标来进一步探讨了在役古城墙病害成因,其出现鼓胀变形、开裂、墙体脱落等病害的主要原因是由于素土材料的热学特性较差,经对比改性土体有着较好的热学特性。(5)以西安某段城墙坍塌为背景,探讨了采用素土和不同改性土夯筑城墙时,在不同降雨工况下,城墙降雨入渗规律及整体稳定性评价,提出了基于改性土的城墙修复方法。通过城墙不同降雨(小雨、中雨、大雨、暴雨)工况下,城墙海墁顶部在积水和不积水工况,当城墙采用素土和不同改性生土修复后,墙体内部水分的最大入渗深度及城墙的整体稳定性,结果表明:总体上而言,随着降雨量的增大,降雨入渗深度呈增大趋势,且积水条件下引起的入渗深度更大;采用素土修复在不同降雨工况未积水情况下整体平均最大入渗深度约为1.3m,考虑积水情况下平均最大入渗深度约为1.47m。采用改性土修复后未积水最大平均入渗深度约为糯米灰浆土(1.181m)