甘肅省砂巖石窟寺風(fēng)化機(jī)理與防控技術(shù)研究
我國(guó)石窟寺數(shù)量眾多，分布廣泛，規(guī)模宏大，體系完整，擁有獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)貌和文化內(nèi)涵，是我國(guó)最優(yōu)秀的文化遺產(chǎn)類型之一。我國(guó)已公布的5058處全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位中石窟寺類共288處，具有重大的歷史、藝術(shù)、科學(xué)、文化和社會(huì)價(jià)值。而這些遺址長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，遭受著雨、雪、地下水、日照、風(fēng)、易溶鹽等因素的影響，發(fā)育了大量病害，其中表面風(fēng)化是直接影響遺址表面外觀且間接影響遺址壽命的病害，大量石窟的保存狀態(tài)每況愈下，亟待保護(hù)。
本書基于甘肅省科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目“砂巖石窟寺防風(fēng)化技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范”（編號(hào)：18ZD2FA001）的研究成果，以我國(guó)石窟寺重要組成部分的甘肅省砂巖石窟寺為研究對(duì)象，在系統(tǒng)總結(jié)和梳理已有研究成果的基礎(chǔ)上，分層級(jí)劃分石窟寺所處的區(qū)域環(huán)境和表面風(fēng)化類型，查明表面風(fēng)化影響因素與其發(fā)育特征之間的耦合關(guān)系，并結(jié)合室內(nèi)外模擬試驗(yàn)，研究表面風(fēng)化的發(fā)育機(jī)理及加固技術(shù)，并將研究成果推廣應(yīng)用。
研究?jī)?nèi)容屬于典型的巖土質(zhì)文物保護(hù)范疇，具有如下亮點(diǎn)：①全國(guó)首次針對(duì)砂巖石窟寺系統(tǒng)開展了風(fēng)化機(jī)理、加固技術(shù)、加固效果評(píng)價(jià)的研究；②全國(guó)首次利用我國(guó)文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域首座多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)開展了大尺寸砂巖多場(chǎng)耦合試驗(yàn)研究；③初步揭示了砂巖石窟寺在易溶鹽循環(huán)、溫度變化、凍融循環(huán)、干濕循環(huán)等多場(chǎng)耦合作用下的風(fēng)化機(jī)理；④構(gòu)建了化學(xué)材料滲透加固、軟覆蓋和臨時(shí)保護(hù)棚為一體的砂巖石窟寺綜合防風(fēng)化技術(shù)，并開展了應(yīng)用示范，取得了良好效果。
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目錄
第1章緒論1
1.1研究背景1
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2
1.2.1砂巖石窟保護(hù)研究歷史沿革2
1.2.2砂巖石窟病害研究4
1.2.3砂巖石窟風(fēng)化機(jī)理研究5
1.2.4砂巖石窟加固技術(shù)研究8
1.2.5砂巖石窟加固材料研究9
1.2.6砂巖石窟劣化評(píng)價(jià)方法12
第2章甘肅省石窟賦存環(huán)境與病害類型研究14
2.1甘肅省石窟寺分布特征14
2.1.1甘肅省石窟時(shí)代分布14
2.1.2甘肅省石窟地理分布14
2.1.3甘肅省砂巖石窟分布17
2.2甘肅省石窟寺氣候環(huán)境特征18
2.2.1溫度18
2.2.2降水18
2.2.3相對(duì)濕度21
2.2.4蒸發(fā)量23
2.2.5日照23
2.2.6氣候劃分23
2.3甘肅省石窟寺地質(zhì)環(huán)境特征26
2.3.1地貌環(huán)境26
2.3.2地質(zhì)環(huán)境28
2.3.3水文地質(zhì)環(huán)境31
2.3.4地震特征31
2.3.5不良地質(zhì)現(xiàn)象33
2.4甘肅省砂巖石窟寺病害特征.37
2.4.1隴東地區(qū)砂巖石窟病害特征研究37
2.4.2隴中地區(qū)砂巖石窟病害特征研究53
2.4.3河西地區(qū)砂巖石窟病害特征研究60
2.4.4甘肅省砂巖石窟病害區(qū)域特征61
第3章甘肅省砂巖石窟淺表層劣化分類分級(jí)研究63
3.1砂巖石窟寺淺表層劣化病害分類分級(jí)63
3.1.1砂巖石窟寺淺表層劣化病害分類63
3.1.2砂巖石窟寺淺表層劣化病害分級(jí)64
3.2砂巖石窟寺淺表層劣化病害分類分級(jí)體系應(yīng)用70
3.2.1斷裂與缺損70
3.2.2表面風(fēng)化72
3.2.3污染與變色78
3.2.4生物病害79
3.2.5人為破壞83
3.2.6小結(jié)84
第4章表面風(fēng)化機(jī)理研究——以北石窟寺為例87
4.1北石窟寺賦存環(huán)境87
4.1.1氣象特征87
4.1.2工程地質(zhì)特征89
4.1.3水文地質(zhì)條件92
4.2北石窟寺砂巖巖性特征93
4.2.1粒度分析93
4.2.2物理性質(zhì)94
4.2.3力學(xué)性質(zhì)95
4.2.4水理性質(zhì)96
4.2.5聲學(xué)性質(zhì)97
4.2.6礦物化學(xué)成分98
4.2.7微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試100
4.2.8小結(jié)101
4.3單因素作用下砂巖風(fēng)化特征102
4.3.1試驗(yàn)方案102
4.3.2試驗(yàn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)及儀器設(shè)備106
4.3.3風(fēng)化特征分析107
4.3.4小結(jié)129
4.4多場(chǎng)耦合下砂巖風(fēng)化特征130
4.4.1邊界條件及加載方式130
4.4.2樣品制備及測(cè)試方法138
4.4.3降雨-溫度-日照模擬141
4.4.4降雪-溫差模擬158
4.5砂巖石窟寺風(fēng)化機(jī)理179
4.5.1基于AHP分析風(fēng)化作用權(quán)重179
4.5.2風(fēng)化機(jī)理分析185
4.5.3小結(jié)193
第5章綜合表面防風(fēng)化技術(shù)研究——以北石窟寺為例195
5.1化學(xué)滲透防風(fēng)化技術(shù)研究.195
5.1.1試驗(yàn)材料195
5.1.2試驗(yàn)方法200
5.1.3加固材料特性與機(jī)制研究204
5.1.4加固材料耐候性研究213
5.1.5小結(jié)235
5.2表面軟覆蓋防風(fēng)化技術(shù)研究237
5.2.1試驗(yàn)方案237
5.2.2試驗(yàn)結(jié)果分析241
5.2.3小結(jié)249
5.3保護(hù)棚防護(hù)技術(shù)研究249
5.3.1臨時(shí)保護(hù)棚搭建249
5.3.2滲水監(jiān)測(cè)250
5.3.3生物監(jiān)測(cè)252
5.3.4窟內(nèi)溫度變化256
5.3.5窟內(nèi)相對(duì)濕度變化256
5.3.6保護(hù)棚內(nèi)外崖體溫度、輻射強(qiáng)度變化257
5.3.7落砂量259
5.3.8小結(jié)260
第6章綜合防風(fēng)化技術(shù)的示范與推廣應(yīng)用261
6.1綜合防風(fēng)化技術(shù)在北石窟寺的應(yīng)用261
6.1.1加固工藝研究261
6.1.2現(xiàn)場(chǎng)試塊282
6.1.3崖體試驗(yàn)286
6.2綜合防風(fēng)化技術(shù)的有效性驗(yàn)證289
6.2.1現(xiàn)場(chǎng)試塊290
6.2.2崖體試驗(yàn)294
第7章結(jié)語312
參考文獻(xiàn)315
后記321
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