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第一章 绪论1

1.1 立项背景1

1.2 研究意义2

1.2.1 是保护和修复石质文物的关键和首要任务3

1.2.2 是石质文物保护工程实践科学化进程发展的需求3

1.2.3 是石质文物保护技术标准建立的前提3

1.2.4 是石质文物岩石材料劣化预测系统建立的基础性研究课题3

1.3 国内外研究现状4

1.3.1 文物保护领域有关石质文物风化或劣化机理及评价研究4

1.3.2 工程地质领域有关岩石风化及分析评价研究6

1.3.3 现存问题7

1.4 主要研究内容9

1.4.1 岩石材料劣化类型分类、分级及界定9

1.4.2 岩石材料劣化勘察方法和现场检测技术9

1.4.3 岩石材料典型劣化类型特征及形成机理分析9

1.4.4 岩石材料室内环境模拟加速劣化试验及劣化机理分析9

1.4.5 石质文物岩石材料劣化评价指数及现状评价系统的研发10

1.4.6 石质文物岩体表层劣化特征及评价方法研究10

1.5 主要创新点10

第二章 石质文物岩石类型及主要特征11

2.1 石质文物岩石类型与地质环境的关系11

2.2 我国石质文物的主要岩石类型及分布特征12

2.2.1 沉积岩类12

2.2.2 岩浆岩类13

2.2.3 变质岩类14

2.3 小结15

第三章 岩石材料劣化概念及劣化类型分类分级研究19

3.1 石质文物病害概念的提出和岩石材料劣化概念的界定19

3.2 国外石质文物劣化形态分类研究现状21

3.2.1 意大利Normal委员会：《石材的可视性病害：术语》21

3.2.2 德国“天然石材与风化”工作组：风化形态分类研究22

3.2.3 砖石砌体结构损伤诊断系统（MDDS）23

3.2.4 ICOMOS-ISCS：岩石劣化现象术语表24

3.3 国外石质文物劣化形态分类研究的现存问题和适用性分析27

3.3.1 国外石质文物劣化形态分类研究的现存问题27

3.3.2 国外石质文物劣化形态分类研究成果的适用性分析27

3.4 石质文物岩石材料劣化类型的分类分级研究28

3.4.1 组群Group32

3.4.2 典型类型Typical form32

3.4.3 独立类型Individual form33

3.5 小结33

第四章 石质文物岩石材料劣化勘察方法及现场检测技术34

4.1 石质文物岩石材料劣化勘察技术方法34

4.1.1 石质文物岩石材料劣化形态勘测和病害专题图件的编绘34

4.1.2 现场检测、取样和环境因素调查39

4.1.3 室内试验分析评价及保护对策研究42

4.2 石质文物岩石材料劣化性状现场检测技术43

4.2.1 表面回弹锤击测试技术的应用43

4.2.2 表面吸水率测试（卡斯腾量瓶法）技术的应用46

4.2.3 岩石声学测试49

4.2.4 电阻率微电极测深测试51

4.3 小结56

第五章 石质文物岩石材料典型劣化类型及形成机理57

5.1 剥落（Exfoliation）57

5.1.1 砂岩的剥落57

5.1.2 白云石大理岩的剥落63

5.2 空鼓（Hollowing）65

5.2.1 空鼓概念的界定及基本形态特征65

5.2.2 空鼓处岩石表层矿物成分的表现特征65

5.2.3 空鼓处岩石表层微观结构的表现特征65

5.2.4 形成机理分析65

5.3 结垢（Encrustation）66

5.3.1 结垢的分类及界定67

5.3.2 两类结垢物的成份分析67

5.3.3 两类结垢物形成机理分析68

5.4 结壳（Crust）69

5.4.1 成份分析70

5.4.2 形成机理分析71

5.5 溶蚀（Solution）73

5.5.1 溶蚀的分类及界定73

5.5.2 溶蚀对岩石表面力学性能的影响73

5.5.3 溶蚀在表层成分变化上的表现特征74

5.5.4 表层溶蚀在微观结构上的表现特征74

5.6 小结75

第六章 岩石材料室内环境模拟加速劣化试验及劣化机理分析76

6.1 岩石室内环境破坏试验研究现状概述76

6.2 岩石环境模拟加速劣化试验的界定及目的76

6.3 试验研究概述77

6.4 石质文物岩石材料室内环境模拟加速劣化试验与制样的特点77

6.4.1 石质文物岩石材料室内环境模拟加速劣化试验特点77

6.4.2 本次试验研究的样品来源和制样特点78

6.5 试验研究选取的检测指标及原理79

6.5.1 质量80

6.5.2 波速80

6.5.3 可溶性盐80

6.5.4 表面颜色及形貌变化80

6.5.5 划痕82

6.6 模拟单一环境因素加速劣化试验82

6.6.1 模拟干湿交替环境加速劣化试验82

6.6.2 冻融试验88

6.6.3 盐雾试验91

6.7 模拟综合气候环境岩石材料加速劣化试验94

6.7.1 模拟南方综合气候环境加速劣化试验94

6.7.2 模拟北方综合气候环境加速劣化试验96

6.8 小结102

第七章 石质文物岩石材料劣化评价指数及劣化评价系统103

7.1 建立与研发劣化评价系统的目的103

7.2 劣化评价指数界定及其意义103

7.3 软件系统功能和特点104

7.3.1 研发工具104

7.3.2 系统开发技术、主要功能及工作流程105

7.3.3 系统特点及适用性107

7.4 实例分析108

第八章 石质文物岩体表层劣化特征及过程分析111

8.1 劣化深度及深度剖面研究111

8.1.1 石质文物岩体表层劣化深度剖面研究的意义111

8.1.2 砂岩类石质文物岩体表层劣化特征研究（以重庆大足宝顶山摩崖造像所在岩体表层为例）112

8.1.3 碳酸盐岩类石质文物岩体表层劣化特征研究（以河南龙门石窟东山石窟群所在岩体表层为例）123

8.1.4 白云石大理岩类石质文物岩体表层劣化特征研究（以北京西黄寺大理岩石质建筑构件表层为例）132

8.2 岩体表层劣化过程时间序列探讨138

8.2.1 岩体表层劣化时间尺度概念及时间序列研究意义和基本原理138

8.2.2 石质文物岩体表层劣化时间序列探讨（以龙门石窟所在岩体为例）140

8.3 小结149

第九章 主要结论及研究展望150

9.1 主要结论150

9.2 研究展望150

参考文献153

致谢161