云冈石窟砂岩特性与岩石风化试验

侏罗纪期间河相沉积而成的巨大砂岩透镜体是云冈石窟遗产载体,在目前环境条件下,石窟砂岩风化破坏非常严重。通过现场调查表明,在不同细分层位,砂岩破坏特征与其沉积环境及沉积构造密切相关。进一步对不同风化程度样品进行测试,以此建立起风化评估依据,结果表明,该砂岩化学风化主要体现在胶结物流失、长石蚀变,而次生可溶盐结晶及冻融形成的物理破坏也不应该忽视。通过风化模拟试验可知：酸的溶蚀对石窟岩体表面造成直接破坏;同时,形成的可溶盐将导致砂岩出现由内而外劣化现象;由于岩石的孔隙率低、渗透性较差且胶结密实,岩石抵抗冻融作用相对较强。建议云冈石窟目前保护措施以治水为主,通过减少崖壁表面渗水、洞窟裂隙渗水及底部泥岩泛潮来减少上述劣化作用效应。     

敦煌莫高窟大气颗粒物中水溶性离子变化及来源解析

为探明莫高窟大气颗粒物污染特征,采集了2014年4-12月第16窟及72窟外环境中大气颗粒物PM2.5和PM10～2.5样品,对比分析了样品中水溶性离子变化及影响因素,通过主成分分析法解析了其主要来源.结果表明:(1)窟区主风向为南风,起沙风频率仅为0.01％,不利于污染物的扩散;(2)窟外PM2.5和PM10～2.5...     

莫高窟窟顶戈壁防护带阻截和输导功能研究

多风信条件下, 沙砾质戈壁与鸣沙山进行着往复式的能量交换及物质运动。部分沙物质在砾石的保护下, 形成阻沙。部分沙物质在跃移沙粒的激化下形成戈壁风沙流并对洞窟产生危害。戈壁风沙流是造成沙砾质戈壁从稳定向不稳定状态演化的主要动力因素; 而上风向沙源的供给状况又是决定砾石床面阻沙和导沙的主要因素。基于此, 戈壁防护带应首先控制来自鸣沙山的沙源, 采取以阻断或减少外来沙源, 通过固定和覆盖沙砾质戈壁地表以及增加下垫面粗糙度等, 来造成一种既利于沙子堆积的条件, 又能促进形成天然戈壁输沙场, 从而为偏东风反向搬运创造一个适宜场。因此, 如何因势利导, 使窟顶流场与风沙地貌达到一种动力平衡, 是莫高窟综合防护体系成功与否的关键之一。这与以往单风向或双风向条件下所探讨的防护体系效应有着本质的区别。     

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。     

敦煌莫高窟窟顶沙丘移动的初步研究

通过窟顶风沙资料的理论计算和沙丘动态监测，首次提出了窟顶沙丘移动方向为ＳＷ→ＮＥ向，移动方式为盘旋式－慢速稳定型。窟顶沙丘年平均移动量０．４２ｍ／ａ，入窟沙量４２９１ｍ￣３。在近百年内，沙丘不会埋没洞窟，但风沙流的危害仍十分严重。因此防止窟顶风沙流的危害是目前石窟保护中急待解决的重要问题。     

敦煌莫高窟洞窟围岩渗透特性研究

敦煌莫高窟壁画受自身材质和自然环境等的影响,已经保存了1000多年的壁画产生起甲、酥碱、空鼓、壁画大面积脱落等多种病害。多项研究已经证明,这些病害主要是由于水盐运移导致的,水汽在岩体内的运移促使盐分在壁画表面富集是造成石窟病害主要原因之一。通过石窟围岩的渗透性研究可以解释水汽运移的规律,研究壁画病害形成的机制。在研究中应用原位定水位渗透试验测得了莫高窟洞窟围岩不同地层岩组的渗透系数,并通过高密度电阻率法监测原位渗透试验、X射线CT计算岩石孔隙比等多种方法和手段研究莫高窟围岩的渗透性,认为敦煌莫高窟围岩不同地层具有不同的渗透性,因此,即便处于同一地层岩组,渗透系数也有较大差别;在莫高窟围岩中存在渗透性好的地层,使水汽通过这些地层岩组向洞窟内运移成为可能;鉴于文物的特殊性等原因,在无法直接测得围岩渗透性的情况下,高密度电阻率法和X射线CT扫描是了解围岩渗透特性有效的办法。     

Sand drift encroachment in the Dunhuang Mogao Grottoes District and its control

Analysis on sand drift damages to the Dunhuang Mogao Grottoes showed that the actual sand drift hazards in the area are mainly attributed to the gobi wind-sand stream formed by sand coming from the Mingsha Mountain (megadune), while the migration of the megadune and its frontal edge dunes is actually not a major threat to the grottoes. The gobi belt on the cliff top of the Mogao Grottoes is not only a natural sand transport field but also a natural protective screen which prevents the megadune and its frontal edge dunes from advancing towards the grottoes or burying the grottoes. Therefore efforts to protect the Mogao Grottoes should be focussed on halting the gobi wind-sand stream rather than on checking the migration of sand dunes. For this reason, effective sand blockade and stabilization measures should be adopted at the frontal edge of the megadune but no sand retarding works are allowed to be set up in the gobi belt so as to avoid sand accumulation and entering the grottoes. Project supported by the National Natural Science Foundation of China.     

论敦煌莫高窟的若干风沙问题

本文根据莫高窟风沙活动规律和风沙危害方式对以往的防沙工程进行了评述,提出了治沙的必要性和长久性,建议在窟顶沙山前沿应采取以阻沙为先导,以窟柄戈壁输沙及崖体固沙为两翼“六带一体”的防护体系。     

敦煌莫高窟崖体锚索加固技术钻孔振动效应测试分析

机械设备施工所产生的振动对文物的影响问题已越来越引起人们的重视。如何科学合理地判定其影响程度并采取必要的防振对策，进行现场实地测试获取数据是非常必要的。针对莫高窟崖体的特点，对拟采用的锚索加固技术所产生的振动情况进行了分析测试，获得了不同距离处崖体不同方向的振动加速度和速度，较好地反映了该施工工艺引起的振动效应的实际情况，并对其安全性进行了评估，为莫高窟崖体的加固提供了重要依据。     

河南洛阳龙门石窟溶蚀病害机理的研究

河南洛阳龙门石窟位于碳酸盐岩体中,易于溶蚀。近年来,石窟区伊河水以及雨水中Cl-、SO2-3等有害离子明显增加,加剧了石窟的岩溶病害。在龙门石窟溶蚀现4、NO-4、NH+状调查的基础上,从岩溶的空间分布规律、岩体结构渗水连通网络和微观结构等方面探讨了溶蚀病害的机理。提出治理龙门石窟溶蚀病害的根本途径是治水,应该通过裂隙注浆,设置地表防渗铺盖和地表排水系统等止水措施,杜绝雨水入渗到洞窟内溶蚀雕刻品。此外,对现有岩溶沉淀物可以采用软化剥离的方法进行人工清除,对雕刻品上的溶洞、溶沟等可采用石窟原岩岩屑调制的修复砂浆进行充填修复。