桂海碑林灰岩病害特征及溶蚀机理研究

论文摘要

桂海碑林是全国重点文物保护单位,也是桂林石刻最集中、最典型的地方。由于石刻长期暴露于自然环境中,受到了不同程度的风化病害。本文以桂海碑林石刻为研究对象,对石刻病害类型、病害面积、水患成因进行调查统计,分析了石刻病害程度及影响因素,并对灰岩进行溶蚀试验研究,研究病害特征及溶蚀机理。本文的主要研究工作与成果如下:(1)对研究区河水、渗水进行水质检测,表明呈弱碱性或中性。对灰岩样品进行矿物化学成分、物理力学性质测试,结果表明灰岩为鲕粒灰岩,孔隙少,结构致密。(2)对191件石刻病害类型及程度、病害面积、病害的影响因素进行统计分析。结果表明,石刻病害类型主要为微生物、局部缺失、表层片状剥落、溶蚀、水锈结壳、人为污染等6种病害。根据病害面积与病害严重程度相关性分析结果,表明溶蚀造成了石刻表面字迹较大的破坏。根据渗水、坡面雨水、凝结水与石刻病害类型及程度对比分析结果,表明受渗水和坡面雨水影响的石刻最易产生溶蚀,对石刻破坏较大。(3)对鲕粒灰岩试块进行10次淋雨循环试验(共1200小时),分别在每个循环后测试试块的表面微观形貌、质量损失及波速性质。研究表明在动力水作用(淋雨)下,表面的方解石基质先发生溶蚀,随后发生鲕粒脱落。然后,方解石基质继续缓慢溶蚀,等待下一次鲕粒脱落。在此过程中,试块内部没有发生劣化。

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摘要

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 碳酸盐岩溶蚀机制评价方法

1.2.2 碳酸盐岩溶蚀风化的研究现状

1.3 研究内容与研究方法

2 桂海碑林工程地质条件

2.1 地理位置

2.2 气象水文

2.3 区域地质条件

2.3.1 地形地貌

2.3.2 地质构造

2.3.3 地层与岩性

2.3.4 地震

2.4 水文地质条件

2.4.1 地下水类型

2.4.2 地下水分布

2.4.3 地下水运移特征

2.4.4 水质检测

2.5 小结

3 桂海碑林灰岩基本性质

3.1 矿物化学成分

3.1.1 偏光显微镜鉴定矿物成分

3.1.2 XRD测试矿物成分

3.1.3 XRF测试矿物化学成分

3.2 密度、孔隙率及吸水率

3.2.1 测试方法

3.2.2 测试结果

3.3 弹性波速及动弹性模量

3.3.1 测试方法

3.3.2 测试结果

3.4 孔径分布及形态特征

3.4.1 测试方法

3.4.2 测试结果

3.5 单轴抗压强度、弹性模量及抗拉强度

3.5.1 测试方法

3.5.2 测试结果

3.6 小结

4 桂海碑林病害特征

4.1 桂海碑林石刻病害分类及程度

4.2 桂海碑林水患现状及成因

4.3 石刻病害类型与石刻病害严重程度相关性分析

4.4 渗水、坡面雨水、凝结水与石刻病害类型及程度对比分析

4.5 小结

5 动力水作用下灰岩溶蚀机理研究

5.1 试验仪器

5.1.1 淋雨试验设备

5.1.2 参数测试试验设备

5.2 试验步骤

5.3 试验结果

5.3.1 表面微观形貌变化

5.3.2 质量损失变化

5.3.3 弹性波速与动弹性模量变化

5.4 分析与讨论

5.4.1 溶蚀机理分析

5.4.2 基于微观形貌的溶蚀速率分析

5.5 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录:桂海碑林石刻分布图

附录:桂海碑林病害面积统计表

附录:作者简介及攻读学位期间取得学术成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈晓鹏

导师: 刘京平,张中俭,张涛

关键词: 桂海碑林,风化病害,鲕粒灰岩,淋雨循环,溶蚀机理

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,哲学与人文科学

专业: 地质学,考古

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 国家自然科学基金《岩石产生风化裂隙与失水拉应力,吸水压应力关系的实验研究》(编号:41602329)

分类号: P589;K877.42

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000817

总页数: 71

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