龙门石窟碳酸盐岩体文物风化作用模拟试验研究

为了研究凝结水对龙门石窟碳酸盐岩表面的风化作用机理,在现场进行凝结水观测、CO2浓度监测的基础上,利用自行研制、能模拟现场温湿度环境、能提供CO2外部来源,并能对反应过程进行监控的室内模拟试验装置系统对石窟碳酸盐岩风化作用进行模拟实验。实验结果表明,凝结水会造成碳酸盐岩表面的溶解,在CO2加入的条件下风化效果加剧,岩石的质量损失和孔隙率同时增大。经过78次的模拟试验后,灰岩岩样质量损失率为0.077%~0.088%,孔隙率由实验前的0.39%~0.40%增长到0.71%~0.74%;白云岩岩样的质量损失率为0.032%~0.038%,孔隙率由实验前的0.61%~0.68%增长为0.77%~0.85%;灰岩和白云岩的平均溶蚀深度分别为89.475μm和36.865μm,溶蚀速度分别为0.0956μm/h和0.0575μm/h,风化溶蚀作用对龙门石窟文物的影响破坏较大。      

龙门石窟潜溪寺凝结水定量测试研究

龙门石窟雕琢于碳酸盐岩体之中,受水的侵蚀破坏十分严重,而凝结水病害是水侵蚀中不容忽视的一个问题。潜溪寺是龙门石窟凝结水病害比较典型的一个石窟。凝结水的定量测试是评价凝结水病害和分析其形成机理的重要手段。采用专门的测试设备在龙门石窟潜溪寺现场测定凝结水的凝结速率和凝结水量,主要包括试验仪器的率定试验和凝结水的定量采集试验,通过率定试验得到了试验时间和试验仪器误差的曲线关系,定量采集试验得到不同时间段的凝结速率。结合现场监测的凝结面积和生成凝结水的时间计算凝结水量。试验结果表明,试验仪器误差水量与时间可以拟合为线性关系;2010年潜溪寺的凝结水生成总量为200.68 kg,其量相当可观;潜溪寺内凝结水的生成速率上午最大,晚上最小;结合笔者前期研究成果分析,潜溪寺2006—2010年期间的年生成凝结水量呈波动状态,凝结水量的波动与年度的气候变化有关;2008年以来,潜溪寺的凝结水量有增多的趋势。位于南方的大足石刻凝结水的生成速率最高,位于北方的云冈石窟的凝结水生成速率最低,龙门石窟的凝结水生成速率介于二者之间,这与3个石窟的自然地理位置和气候条件相关。