敦煌莫高窟洞窟围岩渗透特性研究

敦煌莫高窟壁画受自身材质和自然环境等的影响,已经保存了1000多年的壁画产生起甲、酥碱、空鼓、壁画大面积脱落等多种病害。多项研究已经证明,这些病害主要是由于水盐运移导致的,水汽在岩体内的运移促使盐分在壁画表面富集是造成石窟病害主要原因之一。通过石窟围岩的渗透性研究可以解释水汽运移的规律,研究壁画病害形成的机制。在研究中应用原位定水位渗透试验测得了莫高窟洞窟围岩不同地层岩组的渗透系数,并通过高密度电阻率法监测原位渗透试验、X射线CT计算岩石孔隙比等多种方法和手段研究莫高窟围岩的渗透性,认为敦煌莫高窟围岩不同地层具有不同的渗透性,因此,即便处于同一地层岩组,渗透系数也有较大差别;在莫高窟围岩中存在渗透性好的地层,使水汽通过这些地层岩组向洞窟内运移成为可能;鉴于文物的特殊性等原因,在无法直接测得围岩渗透性的情况下,高密度电阻率法和X射线CT扫描是了解围岩渗透特性有效的办法。

高密度电阻率法在敦煌莫高窟水汽调查中的初步应用

敦煌莫高窟壁画受自身材质和自然环境等的影响,产生起甲、酥碱、空鼓、壁画大面积脱落等多种病害,多项研究已经证明,这些病害主要是由水盐运移导致的,而水汽是激活和导致盐分运移的主要因素。我们使用高密度电阻率法对石窟围岩状况、莫高窟窟前林带区和崖顶降水入渗前后进行了现场测定,结果表明:(1)莫高窟后部崖体从表面到深度100m的地层不存在自由水;(2)莫高窟窟前林带灌溉水通过表层堆积物向崖面渗透,使洞窟岩体内的水汽含量增高,有激活盐分的可能;(3)少量的降水依然能以较慢的速度通过渗透性较好的地层或崖体裂隙渗透到洞窟的顶部,激活岩体和地仗内的盐分,导致壁画病害的发生。