张景科,张理想,郭青林,李威昊,文 鑫,刘 盾

(1.兰州大学 土木工程与力学学院/西部灾害与环境力学教育部重点实验室,甘肃 兰州 730000;2.敦煌研究院 国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心,甘肃 敦煌 736200)

庆阳北石窟寺,是甘肃陇东地区规模最大的石窟群之一,也是古“丝绸之路”上的一处文化遗存,始建于北魏永平二年(公元509), 至今已有1 500多年历史。现存窟龛296个,大小雕像2 126尊,宋、明、清碑7尊,阴刻题记和墨书题记150余方,壁画残迹96.7 m2[1-2]。历经多年风化,北石窟寺的造像及壁画等文物本体均已遭受严重的损坏,砂岩表层风化发育严重,亟待进行保护研究。

砂岩风化的研究始于19世纪早期,该时期的风化研究主要是对风化地貌特征的观察、记录、测量等描述性研究。Blackwelder研究了岩石表面蜂窝状风化并对其形貌特征进行了详细的描述[3-4]。Mustoe对海岸地区蜂窝状风化的成因进行了研究,研究表明岩石矿物成分的分解是主要诱因之一[5]。Griggs研究了热力作用下岩石疲劳损伤与岩石表面剥落风化的关系[6]。Conca等对干旱地区的砂岩表层硬化的现象进行了研究,查明了硬壳的主要胶结物成分[7]。随着研究的深入,岩石风化成因、发育过程及风化量化的研究也逐渐兴起。Ollier对岩石风化类型的热力学成因进行了研究,研究表明在干旱区域热膨胀是岩石风化的主要原因[8]。Wellman对海岸及干旱地区环境下的盐风化进行了研究,研究表明盐分风化在同层岩石表面的底部最为迅速,极易导致岩石底部的侵蚀[9]。……