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地球物理方法在云冈石窟表层裂隙检测中的应用研究

李耀华  
【摘要】:中华民族五千多年的文明历史源远流长,云冈石窟是佛教东传历史轨迹的印记与见证,它体现了佛教造像在中国民族化和世俗化的过程,是石窟寺艺术“中国化”的开始,是极为宝贵的历史文化遗产。在各种自然与人为因素的影响下,石窟寺及其雕像受复杂多样的病害影响十分严重,特别是不同发育程度及相互交切贯通的岩体裂隙,不仅为其他病害的形成和加剧创造了条件,又直接影响石质文物的完整性与稳定性,通过无损检测在充分探查石窟岩体表层裂隙病害及分布特征的基础上,开展云冈石窟保护研究与修复加固工作具有重要的现实意义。 本文通过室内模拟采用超声波法和探地雷达对规则简单的单一裂隙模型深度及宽度指标进行定性分析和定量计算;根据有限差分法应用Res2dmod模拟软件对建立的不同尺寸裂隙模型进行正演模拟;通过模型测试与正演模拟了解不同尺寸裂隙在不同地球物理场中的异常特征和分布规律。在室内模拟的基础上,以地球物理方法为主,结合其他无损检测方法对北京军庄砂岩露头的表层裂隙进行综合检测与研究,完成不同裂隙指标的定性与定量分析。以军庄砂岩裂隙检测为指导,根据测试条件在云冈石窟选择不同发育特征及规模的表层裂隙进行相同方法的综合检测;根据测试结果定性分析裂隙异常特征及规律,定量分析裂隙宽度、深度等指标;以试验为目的,采用超声波法、电阻率微测深法和探地雷达检测灌浆裂隙,通过对比分析异常差异评价加固效果。 从不同角度对各种无损检测方法进行客观分析与评价,超声波法在检测裂隙和灌浆效果方面具有明显优势,其异常变化幅度与裂隙深度有关;电阻率微测深法受接地电阻影响存在较大测量误差,反演结果不能反映裂隙异常;探地雷达可定性反映裂隙呈双曲线异常,反射信号强弱与裂隙宽度有关;快速测量能方便快捷的定量完成裂隙几何参数测定;相比而言近景摄影法通过图像处理不仅可以自动统计几何参数进行裂隙重建,还可结合深度实现裂隙三维描述,是极具潜力的无损检测方法。在对无损检测技术方法进行科学分类的基础上,初步建立检测方案与方法体系,为石质文物表层裂隙检测及灌浆效果评价提供技术依据。


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