莫高窟壁画酥碱病害产生机理

通过对莫高窟壁画地仗层和洞窟围岩中盐分的分析对比，揭示了壁画酥碱病害的成因及形成要理，研究认为，在水分运移的同时，围岩及地仗层中的易溶盐发生水分、离子交换和重结晶作用，引起盐分向地仗层迁多和积累，盐分的积累导致地仗土颗粒间距增大，粒间连结力降低，从而使壁画发生粉化，掉块和散休。     

墓葬壁画地仗层吸-放湿动力学特性研究

对墓葬壁画地仗层的吸-放湿动力学特性进行了研究，通过设计吸-放湿实验，模拟地仗试块的吸-放湿过程，并绘制相应的吸-放湿动力学曲线，使用模型对试块的吸-放湿动力学曲线进行拟合。研究结果表明，墓葬壁画地仗层的吸、放湿过程均呈现出“先快后慢”的特点，“吸湿期”时间明显比“饱和期”时间更短，但吸湿量却达到了吸湿平衡时吸湿量的80%左右，放湿过程展现出同样的规律。在吸-放湿过程后试块的含湿率相较于试块初始含湿率更高，即有部分水分残留在壁画地仗层中。模拟地仗试块的吸湿动力学曲线和放湿动力学曲线分别符合双指数模型和一阶指数模型，R²>0.988,拟合效果较好。     

游客呼吸对敦煌壁画白粉层的损害机理研究

壁画的美学价值主要在表面,壁画的表面主要由白粉层和颜料层组成。游客进入洞窟会使洞窟内的微环境(即温度、湿度、CO2)在短时间发生变化,这会产生一个连续的应力而使壁画疲劳老化,颜料层和最外层产生剥离、微裂隙等损害。为了研究游客呼吸对敦煌壁画的损害机理,采用澳大利亚TPG-1260-5×400-TH植物生长箱模拟游客呼吸作用导致的莫高窟窟内微环境的干湿变化;从宏观与微观的角度分析了在温度、湿度、CO2循环变化条件下,壁画白粉层的劣化情况。并得到了以下结论:宏观方面,随着干湿循环次数增多,白粉层逐渐出现起甲、龟裂等损害,损害的总面积随着循环次数增加而逐渐增大,单个剥离块的面积随着循环次数增加逐渐变小;白粉层的开裂有从中间向两边扩展的趋势。微观方面,通过循环前后的电镜照片分析,可知循环后与循环前相比,小孔隙数量减少,大孔隙与中孔隙的数量增加。     

莫高窟壁画劣化与降雨入渗关系的试验研究

为了制定措施防范大气降水对壁画造成破坏性影响,通过在洞窟顶部覆盖层开展人工降雨模拟试验,调查分析降雨入渗与壁画病害演化之间的关系.结果表明,洞窟顶部平台区和缓坡区径流系数均较小,降雨入渗量远大于产流量,雨水以水汽的形式沿优先通道入渗,是激活壁画病害发生和发展的主要原因.顶部覆盖层薄,围岩中存在贯穿裂隙的洞窟最容易受到降雨入渗的侵害,应将其作为壁画劣化的重点防范对象.     

麦积山石窟第127窟赋存环境特征及对壁画病害的影响

麦积山石窟第127窟窟壁和壁画表面发生了严重的非生物和微生物病害，主室四壁地仗脱落面积达51.24%,且由南向北逐渐递增，微生物病害集中分布于偏北侧窟壁和壁画表面。为了揭示石窟内外环境变化对文物的影响及与病害发生的关系，于2019年用HOBOU23-001型和iButton DS1923微型嵌入式温湿度监测仪对第127窟内外环境和窟壁本体微环境进行同步实时监测。结果表明，受森林性气候的影响，麦积山石窟外环境空气相对湿度(RH)季节性变化较小，窟内空气RH长期大于70%;全年北壁空气RH大于90%的天数达112 d,而南壁仅为3 d; 4—10月间，北壁空气RH月极大值均高于南壁；北壁地仗层RH高于90%的天数达127 d,而南壁地仗层RH均低于90%,且北壁地仗层RH月极大值均高于南壁。这些结果说明，第127窟北壁附近空气及地仗层内长期高RH与窟壁和壁画病害具有相关性，是导致病害发生的重要环境因素，该结果为麦积山石窟文物预防性保护提供科学依据。     

关帝庙大殿壁画病害分析与修复

为了解决大同关帝庙主殿壁画群较为严重的脱落、开裂等损坏问题,通过对壁画损坏现状和各工艺层病害进行物理和化学分析,提出了对壁画不同工艺层的修复工艺,开展了修复施工。实践表明：确定的龙骨变形与地仗层修复、画面起甲修复、仗层酥碱和盐霜修复、沥粉贴金层加固及粉化壁画加固等修复工艺过程合理和技术得当,达到了预期修复效果。     

多孔介质对凝析气藏露点的影响机理研究

分析了多孔介质中的各种界面现象以及它们之间的相互关系,并分析了多孔介质影响凝析气藏露点的机理。认为,多孔介质对凝析气藏露点的影响体现在毛细凝聚和气体吸附的共同作用,由气藏流体的组成、状态及储集层的孔隙结构特征决定:多孔介质中的毛细凝聚和气体吸附均使得露点压力升高;富含凝析油的凝析气藏受吸附作用的影响较强,露点值升高的幅度相对较大;储层孔隙半径r越小,毛细凝聚作用的影响越强,露点值升高的幅度越大,当孔隙半径r<5×10-6cm时,毛细凝聚现象对露点的影响已不能忽略;对于低渗气藏,吸附态气体在总气量中所占的比重相对较大,吸附产生的影响相应也会增强;地露压差越大,吸附作用的影响越强;相同体系储层温度越高,由吸附和毛细凝聚引起的露点变化越小。     

北石窟寺降雨与洞窟相对湿度变化规律研究

为了研究降雨对北石窟寺渗水病害的影响,通过2002~2008年每日三次的人工监测,对北石窟寺165窟、222窟、240窟的相对湿度变化及大气降雨进行记录,对降雨量与洞窟相对湿度变化规律进行分析。结果表明:2002~2007年,洞窟年平均相对湿度与年降雨总量变化趋势一致,2007年后由于人为活动的影响,变化趋势关联度很低;洞窟月相对湿度与月降雨总量变化趋势相同;一次降雨的直接影响在降雨1d前发生,降雨前和降雨后的两天为气压降低引起的毛细水上升高度增加引起的湿度增加;裂隙水和渗流补给在3 d后开始发挥作用,洞窟湿度增加,影响时间约14 d;降雨对洞窟相对湿度更大的作用表现为变化频率及幅度的增加;洞窟湿度常年稳定在55%以上,说明洞窟存在稳定的补给源,最有可能为赋存在窟前平台的基岩裂隙水。     

膨胀土边坡失稳机理分析及基于完全软化强度的边坡极限平衡计算方法

通过有荷膨胀率试验、干湿循环试验和强度试验,研究裂隙发育对土体强度及坡体渗流条件的影响;基于温度场、湿度场等效理论模拟吸湿膨胀;分别采用干湿循环强度和完全软化强度计算膨胀土边坡安全系数;综合考虑边坡土层分区、土体强度参数取值、浸润线等因素,提出基于完全软化强度的膨胀土边坡滑动稳定性极限平衡分析方法,模拟膨胀土边坡浅层渐...     

IDRISI软件分析功能在古代壁画预防性保护中的应用

莫高窟拥有45000m~2壁画,是世界上著名的佛教艺术宝库。受制作材料老化、环境变化因素、日益增多的人类活动影响,古代壁画产生了诸如起甲、酥碱、空鼓等多种病害。本文采用GIS软件IDRISI图像分析功能初步对壁画起甲、裂缝分布对病害发展趋势的影响进行了探索性研究,尝试通过数学模型来判断壁画病害可能的发展趋势,为文物的预防性保护提供基础,为古代壁画的科学修复提供参考。     

土工格栅加筋膨胀土抗剪特性及边坡稳定性分析

近年来关于膨胀土边坡的病害处治逐渐转向了柔性防护领域,其中在膨胀土中植入土工格栅就是典型的一种。取十天高速西略段膨胀土加入不同层土工格栅,进行室内剪切试验,研究加筋对膨胀土抗剪强度的影响;再结合现场试验,考察筋材对膨胀土边坡稳定性的影响,以此来探讨加筋膨胀土的抗剪作用机理。试验结果表明:加筋使得剪应力峰值、峰值区域、残余强度以及峰值出现所对应的位移均得到提高;加土工格栅可以有效抑制土样剪切带的发展及土体的双向变形,提高其延性,推迟塑性破坏的出现,改善土体的变形特征,导致破坏模式发生变化;加筋能有效增大土体的黏聚力,而内摩擦角变化不大;加土工格栅能减小坡体的位移变形,增大土体抗滑移强度,提高坡体的稳定性。     

考虑毛细水负压力引起坑外场地沉降量计算方法和潜在威胁性研究

为得出毛细水负压力对坑外场地土体沉降影响,从而更准确计算出因坑内水位降深引起的坑外土体沉降量。借用海森(Hazen A)经验公式进行估算水位下降后毛细水上升高度,进一步得出毛细作用产生的负压力。在规范给出的分层总和法计算土体沉降基础上,给出考虑毛细水负压力计算土体沉降方法,为计算坑内降水造成周边土体沉降提供参考。通过该计算方法分别分析在不同孔隙比、有效粒径条件下,毛细水负压力对土体沉降的影响性。结果表明毛细水上升高度随着土体粒径及孔隙比的减小而增大,尤其当土体有效粒径小于0.075 mm时,应着重考虑考虑毛细水负压对土体沉降影响。     

考虑吸湿和脱湿影响的一维降雨入渗数值模拟

在分析非饱和渗流时,土水特征曲线(SWCC)起着至关重要的作用.吸湿和脱湿条件下的土水特征曲线存在显著的滞后现象,对降雨入渗土体中孔隙水压力的分布有明显影响.采用两种计算模型,运用吸湿和脱湿条件下的土水特征曲线,对一维降雨入渗土体非饱和-饱和-非饱和全过程进行数值模拟,对比分析了计算模型以及吸湿和脱湿,对降雨入渗过程中土体的孔隙水压力分布的影响.     

基坑开挖对围护墙竖向变形的影响机理

采用数值分析方法,研究开挖卸荷引起的基坑围护墙竖向变形机理.在有限差分软件中建立考虑土与结构共同作用的分析模型,采用理想弹塑性接触模型模拟墙土接触力学特性,对比分析了3种土体参数下墙体和墙底土体竖向位移、墙土相对位移和墙体两侧摩阻力分布特性.结果表明:墙体的竖向位移主要由墙底土体竖向隆起和墙土相对滑动共同决定;坑底土体位移主要受到土体卸荷回弹的影响,与土层参数关系较大;当黏聚力增大时,墙体的下沉量减小;砂土的摩擦角越大,墙体的竖向隆起量也越大;墙土相对滑动则受墙体两侧的摩阻力共同作用,而摩阻力受参数取值的影响;当接触属性变强时,坑内摩阻力上升的趋势将增强,墙体发生的竖向隆起量也显著增加.     

温度、湿度的变化对云冈石窟保存的影响

分析了云冈石窟1962年2窟泉水温度和当时气温的监测数据及2003年全年气象站和窟内6个监测点的温度、湿度数据:总结了窟区和各种类型洞窟内温度、湿度的变化情况及岩石内部温度的变化情况;计算了窟外和各种类型洞窟内可能发生冻融的条件和时间;揭示了不同季节的水分在岩石和大气间运移情况;讨论了温度、湿度对云冈石窟的影响机理.认为修建窟檐对石雕的保存有利,但也存在湿度增大的问题.因此,建议在温度、湿度变化较大的洞窟,应修建窟檐,同时要考虑适当的排湿措施;没有窟檐的洞窟,在湿度过大的地方,也应采取必要的排湿措施.     

基于三剪强度准则的非饱和土库仑主动土压力

基于三剪强度准则,结合非饱和土抗剪强度理论,推导得到考虑多种因素影响的挡土墙库仑主动土压力表达式。该式考虑土体非饱和因素,更合理地反映中间主应力在土体强度中的作用,可用于复杂情况下的土压力计算,经算例验证了其推导合理性。相关影响因素分析表明,土压力计算值随三剪强度参数b的增大而减小;随基质吸力的增大非线性减小,而随基质吸力角的增大呈线性减小趋势,其中基质吸力变化对土压力影响较为显著。应用该式,合理确定相关土体参数,可优化设计,提高经济效益,为非饱和土地区工程实践提供了参考。     

四川马尔康甲扎尔甲山洞窟壁画材料耐水性试验研究

为了解甲扎尔甲山洞窟壁画材料耐水性,从验证性试验的角度对壁画地仗层样品在静水浸没条件下的崩解特征进行了研究。结果表明:壁画材料在静水浸没条件下均会发生不同程度的崩解,大多数样品耐水性差,一段时间内(120 min)部分崩解,少数样品耐水性极差,短时间内(不足60 min)完全崩解;样品崩解过程大致可分为开始期、发生期、结束期三个阶段,发生期的崩解具有间歇性或突发性;样品耐水性分化的成因与壁画结构特征和制作材料方面的差异性直接相关。可见该壁画水下原址保护的建议措施不可行,设计的试验方案兼具定量化和动态性的特点,在岩土类文物保护研究中对于水稳定性较差材料的耐水性评价具有一定应用前景。     

层状构造土体中毛细水上升的试验研究

针对河套灌区设置风积砂隔断层路基的层状构造,通过室内土柱试验,模拟研究有地下水位条件下换填路基毛细水上升规律.结果表明,粉土柱下部(0～80cm)和风积砂柱下部(0～40cm)含水率呈现接近饱和状态,与上部土体含水率逐渐降低的分布性质迥异.即毛细水在土体中的分布存在明显的分区.在不同的区域风积砂层对毛细水上升的影响有很...     

平动模式下挡土墙非极限主动土压力计算方法

针对平动模式下的挡土墙,同时考虑墙后滑裂部分土体所产生的土拱效应以及土层间的剪应力,并引入墙体位移量与土体内外摩擦角非线性的函数关系,利用水平层分析法,得到了平动模式下挡土墙非极限主动土压力强度、合力大小、合力作用点高度的理论公式。相比其他方法的理论值与试验值吻合得更好。参数敏感性分析结果表明:土压力强度随位移比、内摩擦角增大而减小;随外摩擦角(墙土摩擦角)的增大,其值在墙体上部略微增大,下部明显减小;土压力合力系数随位移比、内外摩擦角增大而减小;土压力合力作用点高度随外摩擦角的增大而增大,而位移比与内摩擦角对其影响甚微。     

平动模式下挡土墙非极限主动土压力研究

针对平动模式下的挡土墙,同时考虑墙后滑裂部分土体所产生的土拱效应以及土层间的剪应力,并引入墙体位移量与土体内外摩擦角非线性的函数关系,利用水平层分析法,得到了平动模式下挡土墙非极限主动土压力强度、合力大小、合力作用点高度的理论公式。相比其他方法,本文理论值与试验值吻合得更好。参数敏感性分析结果表明：土压力强度随位移比、内摩擦角增大而减小,随外摩擦角(墙土摩擦角)的增大,其值在墙体上部略微增大,下部明显减小;土压力合力系数随位移比、内外摩擦角增大而减小;土压力合力作用点高度随外摩擦角的增大而增大,而位移比与內摩擦角对其影响甚微。