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1.
日益严重的风化侵蚀,严重影响了莫高窟围岩的稳定性和壁画的赋存环境,成为威胁洞窟文物安全的严重隐患。为研究莫高窟北区崖体沿纵深方向的风化特征,选取莫高窟北区北侧一处崖体为试验点,采用逐层剖切的方法,沿水平方向由外向里依次取样编号。通过室内颗分试验、现场声波测试、可溶盐测试及X射线衍射测试,分析其变化规律。试验结果表明:地层颗粒组成的差异将影响崖体的抗风化能力;声波波速呈现震荡性的变化趋势;在水平深度0.7 m范围内钠长石含量相对减少,石英含量相对增加;崖体在水平深度0.4~1.0 m范围内可溶盐含量呈现递减特征;可溶盐是影响北区崖体风化的重要因素之一。综合分析各测试结果,认为1号、2号和3号探洞风化厚度分别为1.0 m、0.6 m和0.4 m。崖体风化呈现空间差异性,顶部风化最为严重,底部风化最弱。 相似文献
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Blown sand has caused considerable damage to the Dunhuang Mogao Grottoes of China. Controlling the blown sand requires a clear understanding of the processes that govern its production and movement. Experiments were conducted in a wind tunnel and in the field to define the relationships between sand production and gravel coverage in the gobi above the Mogao Grottoes. The gravel that covers the gobi’s surface controls wind erosion, irrespective of its shape and size. The equilibrium coverage by gravel over which no further sand is emitted due to wind erosion increases and the equilibration time that is taken to form the equilibrium gravel coverage decreases with increasing wind velocity. Gravel coverage has reached an equilibrium state in the portion of the gobi directly above the grottoes, but decreases towards the Mingsha Mountains. Drifting sand from these mountains is the main source of sand damage at the Mogao Grottoes. If no additional sand from the mountains were supplied to the gobi, gravel pavements would reach an equilibrium level of coverage and prevent further production of blowing sand. Sand blown from the gobi represents secondary reactivation of sediments originally produced in the Mingsha Mountains. Therefore, to control the blowing sand above the Mogao Grottoes, emphasis should be placed on controlling erosion from the Mingsha Mountains rather than local erosion of sand in the gobi. 相似文献
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Xu-Sheng Wang Li Wan Jizhong Huang Wenbing Cao Fei Xu Pei Dong 《Environmental Earth Sciences》2014,72(8):3079-3088
Deterioration of grottoes induced by the negative impacts of the variable temperature and moisture conditions has been an important issue in the conservation of heritage sites in China. In this case study, the spatial distributions and varying patterns of moisture and temperature in the caves of Yungang Grottoes, China, were investigated. The relative air humidity was approximately 100 % in the deep zone of the unsaturated surrounding rocks of the grottoes where the temperature remained almost steady at around 9.4 °C. However, the indoor air temperature, relative humidity, and rock surface temperature in the caves varied significantly because of the active exchange of the air with the outside atmosphere. The condensation water appeared on cave walls in the summer when the dew point in the air was higher than the rock surface temperature. Preliminary assessments with a special collection device indicated that the thickness of the transient condensation water could reach 0.03–0.10 mm on the back wall of a cave. The occurrence of this condensation water is expected to worsen salt deterioration of the sculptures in the grottoes. As revealed by long-term observations, a wooden building in front of a cave can weaken the indoor air temperature fluctuation and reduce the condensation water, and consequently, prevent the negative effects of the microclimate for the sculptures. 相似文献
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敦煌莫高窟洞窟围岩渗透特性研究 总被引：4，自引：0，他引：4
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。 相似文献
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云冈石窟危岩发育的成因分析 总被引：1，自引：1，他引：0
云冈石窟发育危岩,在国内砂岩石窟中具有代表性;对云冈石窟危岩发育的成因分析,可指导砂岩类石窟危岩的防治。采用工程地质的研究方法,从内在环境条件和外在环境条件两个层面,对云冈石窟区域危岩的发育条件进行系统分析。箱形向斜和断裂是云冈石窟区域危岩发育的宏观构造成因,近东西向的张裂隙和北东向剪切裂隙直接控制石窟区域内危岩的发育。石窟陡崖的高差直接控制岩坡卸荷带的发育规模,也决定着危岩体的致灾能量。软硬相间的岩层差异风化形成陡崖和岩腔,构成危岩体形态。裂隙水及降雨直接影响岩体稳定性。冻融、温差、干湿交替长期作用于岩体,导致危岩体稳定性不断劣化。人工开凿洞窟破坏崖壁应力状态,是危岩失稳的影响因素。云冈石窟危岩体成因分析结果为指导危岩体防治提供了重要依据,对危岩体稳定性分析具有重要意义。 相似文献
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通过对莫高窟崖面不同高度取样,运用经典溶液化学的研究方法,调查研究莫高窟崖体中所含硫酸钠(Na2SO4)和氯化钠(NaCl)以及中溶盐硫酸钙(CaSO4.2H2O)的分布。经过水化学分析,浸出液的水化学类型主要为SO4.Cl—Ca.Na型,离子为引起壁画疱疹、粉层起甲、颜料层粉化、颜料层片状脱落、壁画地仗酥碱的主要成分。同时,查明了莫高窟崖体物质组成,数据显示,崖面砾岩以大孔隙为主,渗透性变化范围广,有利于盐分溶液渗透。分析结果表明,莫高窟崖体上盐分随高度的分布规律受地表淋滤下渗和历史上风积沙掩埋期的毛细上升等综合因素影响,且后一种作用引起的盐分聚集有可能是底层洞窟壁画病害的主要原因。 相似文献
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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。 相似文献
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云冈石窟砂岩特性与岩石风化试验 总被引：1，自引：0，他引：1
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。 相似文献
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Sandstone weathering processes damaging prehistoric rock paintings at the Albarracin Cultural Park, NE Spain 总被引：1，自引：0，他引：1
The rock paintings in cliff-foot caves of the Albarracin Cultural Park are known as some of the most important evidences of the Levantine prehistoric art of Spain (8000–3000 BP). The paintings are on sandstone (Buntsandstein facies) of Triasic age, which may develop intense weathering. The analysis of the variables controlling the weathering indicate that salt and wetting-drying weathering are responsible for granular disintegration and flaking, which lead to rock painting deterioration. 相似文献
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交河故城崖体差异风蚀和次生卸荷裂隙发育部位破坏严重,研究二者对崖体破坏的影响以及在其影响下的破坏模 式,对加固崖体和保护交河故城具有重要意义,运用有限元软件ANSYS对崖体在差异风蚀和次生卸荷裂隙作用下进行数值模拟。为验证有限元软件模拟结果的可靠性,采用底面摩擦试验对崖体破坏演变过程进行模拟。ANSYS模拟结果表明,被裂隙切割土体最大位移为487.326 mm,崖体卸荷裂隙根部塑性应变最大,崖体拉裂-倾倒破坏。底面摩擦试验结果表明,经过2.7 h崖体顶部的裂隙张开度约20 mm,土体已经倾倒破坏。土体拉裂-倾倒破坏模式为：被卸荷裂隙切割的粉质黏土层底部临空,在重力作用下拉张卸荷裂隙的根部被切割,土体将发生倾斜变形,可能拉断卸荷裂隙的根部而使土体倾倒失稳。针对差异风蚀和次生卸荷裂隙对崖体破坏的影响,提出崖体加固方案。 相似文献
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壁画的病害对壁画的长期保存和日常维护造成了极大的威胁，水带动易溶盐的迁移是导致壁画病害最主要的原因之一。地仗层作为壁画最直接的载体，其土-水特性关乎着壁画病害的形成与发育。为了研究壁画地仗层的土-水特性，根据莫高窟壁画地仗的物质组成制作了模拟地仗，采用压力板法和蒸汽平衡法分别对模拟地仗进行土-水特性试验，获得了全吸力范围的壁画地仗的土-水特征曲线，并用Van Genuchten（VG）模型和Fredlund-Xing（FX）模型对土-水特征曲线进行拟合。试验结果表明：不同组分的模拟地仗试样的土-水特征曲线有所差异，粗泥层与细泥层土-水特征曲线形态上差异并不明显；同等吸力下粗泥层含水率高于细泥层，在高吸力段粗泥层具有突变性释水的特点；对高吸力段地仗试样土-水特征曲线变化趋势的分析表明，在日常维护中莫高窟洞窟内湿度不应高于58%，湿度宜保持稳定，不应有较大波动；综合全吸力段上的试验数据进行拟合可以获得精度较高的壁画地仗的土-水特征拟合曲线。 相似文献
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安溪县剑斗镇湖丘角落地面塌陷成因分析 总被引：2，自引：0，他引：2
2002年6月30日，福建省安溪县剑斗镇湖丘角落发生地面塌陷，造成房屋倒塌，人员伤亡。通过对该区环境地质条件和地面塌陷分布规律的分析与研究认为：塌陷区内岩溶裂隙发育是形成地面塌陷地质条件；矿井对地下水的疏干这是导致地面塌陷或不均匀沉降产生地裂缝的内在动力；深部及周围石灰岩矿的开采，为岩溶洞隙充填物提供了被搬运带走的空间，使得潜蚀作用可以不断地向上扩展；强降雨是加速岩溶区地面塌陷的外部动力。 相似文献
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龙游石窟结构的力学思想 总被引：3，自引：2，他引：1
龙游大型地下石窟群埋藏浅、跨度大,且位于软岩中。千年以来保持稳定的重要原因,除了岩体的完整性较好和洞体内所充满的水对洞顶的支撑作用以外,就是采用了比较特殊的结构形式。石窟在纵向分别利用了斜顶结构,在横向采用了拱状结构,加大柱纵向支撑长度的鱼尾形柱结构和扩大柱端头的柱帽结构。将这些结构形式与现代结构力学原理相比较发现,它们完全符合现代结构力学的原理,是科学的。它们体现了古人的结构力学思想,折射出了我国古人的智慧和创造力。通过发掘和研究石窟蕴涵的结构力学思想,可以做到古为今用,指导目前越来越多的地下工程建设。 相似文献
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风化是引起莫高窟围岩（砂砾岩）破坏的一种重要病害,严重影响莫高窟的长期保存。为研究莫高窟玉门组砂砾岩的风化特征,选取莫高窟南侧一处崖体为试验点,采用逐层剥离的方法,分别在距崖体侧表面0cm、3cm、5cm、8cm及10cm深度处进行现场声波测试、回弹测试并取样进行X-射线衍射试验和易溶盐试验。试验结果表明:莫高窟围岩在风化作用下强度降低,现场声波测试和回弹测试结果均随着开挖深度的增加而不断升高;砂砾岩胶结物的主要矿物为石英、方解石、长石、白云石、石膏等,主要黏土矿物是绿泥石;其可溶盐主要包括Na2SO4、NaCl、CaSO4等。同时结合气象数据及试验结果,分析了影响岩体风化的主要因素,初步讨论了岩体的风化机理,包括:（1）温度应力引起岩体结构破坏和裂隙发育;（2）胶结物中的主要矿物方解石易于发生水化作用,转化成易溶的Ca（HCO3）2,发生迁移,破坏岩体的胶结结构;（3）盐风化也是岩体风化的一个重要方式,Na2SO4、CaSO4等可溶盐在水汽作用下发生溶解、结晶及水合作用,体积膨胀,对孔隙壁产生较大压力,致使岩体颗粒之间联结减弱,结构破坏,裂隙发育。 相似文献
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Changes in sea-cliff morphologies along the 30-km-long Sharon Escarpment segment of Israel's weakly cemented Mediterranean eolianite cliff line were analyzed to gain quantitative insights into erosion characteristics associated with a high-energy winter storm (10–20 year return interval). Ground-based repeat LiDAR measurements at five sites along the cliff line captured perturbations of cliff stability by basal wave scouring during the storm, subsequent post-storm gravity-driven slope failures in the cliff face above, and return of the system to transient stability within several months. Post-storm erosion, which amounted to 70% of the total volume of cliff erosion documented, resulted in dramatic local effects of up to 8 m of cliff-top retreat. And yet, at the larger scale of the 30-km cliff line examined, erosion during the storm and the year that followed affected less than 4% of the cliff length and does not appear to be above the average cliff-length annual erosion implied by previously published decadal-scale retreat rates along this sea cliff. Our results do not support a direct association between strong storm events and elevated erosion and retreat at the cliff-line scale. 相似文献
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河南洛阳龙门石窟溶蚀病害机理的研究 总被引：2，自引：2，他引：2
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。 相似文献
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莫高窟气候干燥,窟内壁画地仗层常处于低含水率、高吸力的状态,受到洞窟环境湿度波动的影响较大。为了进一步了解湿度影响下地仗层土体中吸附水以及吸力变化特征,本文通过蒸汽吸附法测试莫高窟不同地仗层高吸力段内的土水特征曲线,并且根据测试结果分析土体中由于范德华力与毛细凝聚作用产生的不同吸力的变化特征;同时进一步利用蒸汽吸附法测试了含NaCl地仗层土水特征曲线并探讨水汽吸附过程中渗透吸力特征;此外利用热重分析方法测试地仗层土体中在范德华力与毛细凝聚作用下所吸附水分的特征。结果表明:地仗层水汽吸附过程中土体内大部分基质吸力来自于毛细凝聚作用,土颗粒分子间范德华力仅在含水率极低的情况下为土体提供比较明显的吸力,湿度影响下地仗层水汽吸附过程中土体内渗透吸力仅在外界环境湿度大于地仗层中盐分的潮解临界湿度时才比较明显;地仗层土体所吸附的水分大部分以弱结合水形式存在,并且地仗层中澄板土含量越高,弱结合水临界含水率越大。结论可以为湿度影响下的壁画病害机理以及地仗层中水汽运移等问题的研究提供理论基础。 相似文献
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石窟围岩地震变形破坏机制的数值模拟分析 总被引：5，自引：0，他引：5
针对石窟文物的特点,阐述了影响石窟围岩变形稳定性的主要因素和动力有限元分析方法。以敦煌莫高窟的2个典型工段为实例,通过对不同峰值加速度、频谱、持续时间的动荷载作用下石窟围岩位移场、应力场分布特征的数值模拟计算,揭示了岩土体及其附属构筑物在地震作用下的动态响应和变化规律,指出了窟体防护加固的重点部位。分析结果表明,随着地震动峰值加速度(PGA)、反应谱特征周期和地震动持续时间的增大,洞窟的位移和应力值明显增大,应力集中区的范围扩大,围岩损伤的可能性增加,稳定性降低。应力分布与洞窟数量、组合特性、几何形状和尺寸密切相关,并控制了石窟围岩的震害特征。其成果为石窟文物的科学保护和岩体抗震加固与减灾提供理论基础和实践依据。 相似文献