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微波在石窟岩体水分可视化探查的研究与应用

2021-10-21王逢睿

科学技术与工程 2021年28期

周 杰, 王逢睿, 王 捷, 赵 煊

(1.中铁西北科学研究院有限公司, 兰州 730000; 2.国家文物局石窟保护技术重点科研基地, 兰州 730000; 3.甘肃省岩土文物保护工程技术研究中心, 兰州 730000)

以砂岩为载体开凿建造的石窟寺在中国石质文物中占有不可替代的地位,敦煌莫高窟、麦积山石窟、云冈石窟和龙门石窟等世界文化遗产备受国内外专家学者的广泛关注[1]。然而,受气候条件、环境因素和工程地质条件的限制,这些珍贵的石质文物遭受裂隙、坍塌、落砂、酥碱等病害的威胁[2],其中水-岩作用是导致这些石质文物病害发育的重要原因之一[3-5],因而石窟岩体水分探查成为其病害研究的首要任务。

石窟岩体水来源主要有大气降雨、空气凝结水、裂隙和层间渗水、地下毛细水等,这些水通过物理作用、化学作用和力学作用三个方面破坏岩体结构,导致石窟岩体劣化,进而影响石质文物赋存。石质文物水害防治的首要任务就是要解决岩体水分赋存和水分来源问题,传统的岩体水分探查手段主要有以钻孔取样为代表的破坏性检测法[6]、以埋设水分传感器探头为代表的微损监测方法[7]和以高密度电阻率法为代表的无损检测[8]等方法。近年来,随着红外热像技术和高周波(频率大于100 kHz 的电磁波)技术等技术的发展,多种新型无损检测手段被文物工作者用于文物保护研究[9-11]。

钻孔取芯法可有效、准确测试岩体含水率,然而破坏性检测的缺陷使得其在文物保护领域的应用受到极大限制,水分测试位置局限于钻孔位置和取样时岩体的水分分布,无法做到长期的动态监测;……

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