敦煌莫高窟北区岩体变异变形及修复对策

敦煌莫高窟北区岩体长期以来在特殊的地形地貌、气象水文、岩土性质、地质构造条件下,受人工开挖、重力、风蚀、雨蚀和洪水冲刷等共同作用,岩体发生风化、卸荷等变异以及崩塌、坍塌和危岩、开裂与裂隙(构造裂隙、卸荷裂隙)等多种变形,严重影响岩体的稳定和洞窟的安全。针对上述变异、变形破坏情况,采用PS材料加粉煤灰浆液灌浆封闭裂隙和岩面喷浆加固相结合的修复方法,有效地防止了岩体变异的进一步扩展和表面风化的加剧,减少了岩体变形和表面风化程度,使石窟得以保护和修复。该方法对黄土及干旱地区石窟保护具有良好的借鉴作用。     

地震荷载下龙门石窟围岩变形破坏机制的数值模拟

以洛阳龙门石窟为研究对象,阐述了地震荷载下洞窟围岩损伤的影响因素;采用动力有限元法,从地震动的不同工程特性、不同输入方向等方面入手,分析研究了不同地震作用下洞窟围岩的位移、速度和应力动态变化特征,并指出了围岩内振动位移、速度最大值以及应力集中出现的地方,对有无裂隙两种情况下围岩的位移、速度和应力值进行了对比。最后,根据岩体强度和莫尔—库仑破裂准则,分析了围岩在不同地震作用下可能出现的拉性、压性以及剪性破坏,为石窟文物地震安全评估及防灾对策研究提供了依据。     

皖南花山石窟群开凿年代地衣测年及成因

据在花山石窟地区古代桥梁、桥垛、牌坊、墓碑、古民居、古房基和石窟洞壁洞口量测出的96个黄绿地图衣最人内切圆直径，测定出花山石窟主要开采年代为距今515～370年即明代中晚期(公元1477～1632年间)，石窟岩性与周边地区古建筑岩性的比较以及史料记载和石窟中遗留的古代瓷器残片年代均能证明这一点。鉴于石窟地衣量测工作主要在石窟洞口进行，由此推测石窟深处开采时代可能延续至清代。     

莫高窟崖顶防沙工程的效益分析

４年防沙实践证明：莫高窟崖顶防沙试验的工程设计构思是正确的，设计依据科学可靠，防护效益显著。对保护石窟和壁画已经起到重要的作用．其具体防护作用是：１）直接控制偏西风向洞窟搬运沙量的９５％左右；２）洞前夜间积沙减少了８０％以上；３）外围栅栏对来自主风向的外侧积沙的侧导率平均为３５％；对内侧积沙的侧导率，在偏东风作用下可达５７．５１％，在偏西风作用下平均为１５．８９％．上述防沙作用均具有明显的季节变化。     

龙门石窟变形破坏原因及保护对策

河南省龙门石窟是世界文化遗产。位于嵩山复背斜西段倾伏端,区内主要的构造发育,开挖在伊河两岸的∈2、∈3灰岩中,岩性单一。据实地的调查,灰岩属厚层状或巨厚层状,单层厚度一般大于1m,多数层面结合良好,组成岩层的颗粒较细、均质,因水平结构面发育而垂直结构面不发育的特征,决定了石窟区灰岩风化深度较浅。但是,灰岩中的岩溶与溶隙比较发育。从工程地质调查入手,对其水文地质条件、工程地质条件分析以及围岩的主要变形破坏类型进行了分析。同时,提出了保护对策。     

敦煌莫高窟岩体风蚀机理及其防护对策的研究

利用风洞模拟实验研究莫高窟岩体的风蚀机理，结果表明，挟沙风风蚀速率明显大于净风。沙岩（层）结构、构造脆弱是产生岩体风蚀差异的主要原因。其中“沙楔”作用加速了风蚀烈度。采用１０％的ＳＳ和１０％的ＰＳ材料加固岩体是防止岩体风蚀的一条重要途径。     

敦煌莫高窟顶几种典型床面蚀积量变化过程的初步观测

通过对莫高窟窟顶自然和人工床面的风蚀、输导及堆积沙量变化的野外监测,初步观测结果表明：在偏西风作用下,自然状况下的戈壁床面阻截了来自鸣沙山40％的沙量,其余60%的沙量进入窟区;而偏东风又可将偏西风、偏南风作用下沉积于窟顶90％的沙量吹回到鸣沙山边缘。床面阻、输性质与沙源供给状况密切相关。沙源丰富时,风沙流以较饱和形式输送,易形成输沙床面性质;沙源匮乏时,风沙流多以不饱和形式输送,形成阻沙-输沙床面性质。砾石直径较大（＞4 cm）的床面主要呈现堆积性质,对偏西的风沙流阻滞功效比较明显,每100 m阻沙率可达45％;偏东风作用下,每100 m阻沙率可达19％; 而砾石直径较小（1 cm）的床面,主要以风沙输沙功能为主,是一个非堆积搬运床面。     

渗水对龙门石窟的影响及治理分析

根据龙门石窟的工程与水文地质条件,结合3个试验洞窟(潜溪寺、皇甫公窟和路洞)的地质病害调查结果,分析了石窟内渗水的形成机理和破坏作用,并重点论述了治理措施。将龙门石窟的破坏作用系统地分为力学作用、化学作用、生物作用3类,认为化学作用对文物的损害最为直接和明显;提出了“堵”与“疏”相结合的治理方案,并进一步将治理方法细分为堵来源、堵出口、外部疏导和内部疏导4种。根据调查结果,指出对于渗水严重的洞窟不宜仅采取堵出口的方法,宜先采取外部封堵、外部疏导和内部疏导等措施,待渗水量明显降低之后再采取内部封堵的办法。     

金字塔沙丘粒度变化及表面过程的初步研究

莫高窟顶金字塔沙丘粒径集中分布在2.44～2.94 Φ,属细砂。标准差介于0.24～0.65之间,偏度在0.03～0.31,属于正偏级。峰度在0.78～1.72,介于宽峰态至尖峰态。沙粒粒径级配是风况、地貌与沙物质相互均衡作用的结果。金字塔沙丘存在着沙臂顶部沙最细或最粗两种粒度模式。金字塔沙丘沙丘主臂(WNW—ESE)属于在双向风环境作用下,类似于横向沙丘粒度变化模式,两坡下部以风蚀为主,丘顶附近以堆积过程为主,导致沙臂两坡粒径与分选性由下而上变细与变好。频率高、风速不大的局地气流,可将大量细沙物质搬运到金字塔沙丘主臂,造成丘底到丘顶的粒度变化不大。副臂(SW)受较强NW风力作用,具有横向及纵向沙丘粒度变化模式,整个坡面处于风蚀状态,沙臂顶部风蚀最为强烈,导致从底部到顶部的粒度逐渐由细变粗。