地质环境差异对中国摩崖石刻的影响机理分析

目的探究中国南北方不同地质环境背景下摩崖石刻风化病害的机理。方法采用野外调查、室内实验和检测分析岩石的地质特征、自然环境特征等进行对比分析。结果红石峡以风蚀打磨字迹消失、模糊或者字迹多处粗糙为主要病害,千佛崖以彩绘造像表面酥粉和粉化脱落为主;千佛崖岩石吸水率和饱水系数都高于红石峡;红石峡可溶盐主要为硫酸盐和碳酸盐,千佛崖可溶盐主要为硫酸盐和硝酸盐;千佛崖还存在NH4+,自然地理特征存在明显差异。结论中国南北摩崖石刻风化机理的共性表现为冷热风化、风蚀风化及水化水合作用,不同之处在于红石峡病害主要由风沙磨蚀、冰劈作用和碳酸化侵蚀造成,千佛崖病害主要由水化学作用下可溶盐离子表聚作用造成;文物的保护应采用各自独立的方法和手段。     

基于颗粒流模型微波辅助破岩过程数值模拟

微波辅助破岩是一种新型的破岩技术,通过微波加热预先在岩石内部产生微裂纹,然后联合其它破岩手段,可以有效提高破岩效率。以吸波的方铅矿和透波的方解石组成的岩石颗粒为研究对象,采用颗粒流程序建立了细观数值模型,对微波照射下的岩石颗粒细观物理力学应进行了模拟分析,揭示了不同微波照射条件下岩石内部温度分布与演化以及微裂纹的产生与发展的规律。研究结果表明:微波照射下,方铅矿温度明显高于方解石,岩石温度呈不均匀分布,不同矿物之间存在温差;微波照射可以使岩石在时间很短及温度较低的情况下产生微裂纹;微裂纹主要由方铅矿的热膨胀引起,微裂纹以拉伸裂纹为主,极少部分为剪切裂纹。岩石内部微裂纹的分布形态主要取决于方铅矿在岩石中的分布;微波照射时,裂纹首先产生于方铅矿周围,继而向周边的方解石内扩展,相互连通后导致岩石破裂;在消耗能量相同的情况下,微波功率越高,需要微波照射时间越短,岩石内部温差越大,产生的裂纹数量越多,破岩的效率更高。     

微波照射下岩石损伤细观模拟分析

为了研究微波照射下岩石内部的损伤过程,以岩石颗粒为研究对象,岩石颗粒由吸波的黄铁矿和透波的方解石所组成,大小为1 mm×1 mm,采用有限差分法对微波照射下岩石颗粒的屈服分布及演化进行计算分析,计算考虑了微波照射时间和黄铁矿晶体大小的影响。研究结果表明:在微波照射下,岩石颗粒既有拉伸屈服也有剪切屈服,在照射过程中,岩石颗粒的屈服面积不超过总面积的5%,但随着照射时间的增长,可在岩石颗粒内部形成贯通的发散状屈服带,这将大幅的降低岩石颗粒的强度;在相同条件下,黄铁矿晶体的大小决定了岩石颗粒的屈服类型,晶体小以剪切屈服为主,晶体大的以拉伸屈服为主,晶体大的颗粒更易形成贯通的沿晶屈服带。     

独乐寺观音像细泥层修复材料的性能

独乐寺十一面观音像表面开裂严重且部分细泥层脱落,在修补之前需对泥塑修补材料的合理成分进行确定.通过收缩试验和间接拉伸试验(巴西劈裂试验),分析修补材料中各成分对土样性能的影响,对影响机理进行分析.结果表明,砂子和麻丝能有效改善土的干缩性能,试样的线缩率随着含砂量和含麻量的增加而减小;麻纤维能有效改善土的拉伸力学性能,使土的破坏模式由脆性破坏转为韧性破坏;土样的抗拉强度随麻纤维含量的增加先升后降, 1%的麻含量可提高抗拉强度68%以上;麻丝含量不超过2%时,其在土中分布较均匀,与土体黏结密实,可显著增强土的抗拉强度;麻丝过量时因成团现象导致与土体的黏结面积减少,削弱了试样的抗拉强度.建议细泥层的修补土样配比约为含砂30%,含麻2%.