瑞雷波在石质文物风化程度检测中的应用研究

【摘要】：中国有着无数见证其漫长历史的古代建筑,其中包括了许多石头构筑或雕刻的文物。由于年代久远,加上环境的影响和人为破坏,许多石质文物受到了不同程度的损害,亟需进行检修和维护。文物本身具有的美学和历史上的价值,这使得检测方法的必须具有较小的扰动而不至于检测时破坏文物本身;另一方面文物本身较小的尺度对检测精度提出较高的要求。因此,找到一种快速,精确而又对被测对象影响较小的检测手段,对于文物修复工作具有重要的意义。 近年来广泛运用于工程勘察的瑞雷面波法,其原理源至于地球物理勘探。它利用瑞雷波传播时所具有的频散特性,通过分析其传播特征来评价地层的物理力学性质。该方法具有操作简便、探测速度快、对检测场地要求不高且能快速获得与深度相关的地层面波速度参数的特点,并且对测试场地扰动较小。对于更小尺度的石质文物风化度评估,面波法是否也能作为一种有效的检测工具呢?本文基于瑞雷面波传播原理,将面波勘探这个用于勘探找矿和工程质量评估中的“望远镜”,改造成检测石质文物局部特征的“显微镜”。让面波勘探法成为文物保护者中的一把利器,从而更好的为古建修复工作服务。 论文主要分为综述、理论、试验和结果四大部分:第一部分由第一章构成,简要介绍了瑞雷面波法的发展历史和研究现状,指出了瑞雷波勘探中存在的问题,以及本文进行的工作;第二、三章构成第二部分,着重介绍了瑞雷面波法正演分析和反演计算的理论基础。前者详细介绍了有关瑞雷波传播的基本原理和求解频散方程的两种算法。然后讨论了地层各参数对频散曲线的影响大小。后者介绍了目前常用的计算实测频散曲线的方法,并对相位提取提出一种校核方法。第三部分由第四章构成,主要介绍试验仪器的选择和布置。第四部分为第五章结果分析,介绍对现场试验所得数据的分析和处理。余下章节主要总结瑞雷面波法目前在文物检测中的一些成果,并对下一步研究提出建议。