壁画地仗盐分毛细输送机制研究

发布时间：2017-10-03 05:17

  本文关键词：壁画地仗盐分毛细输送机制研究

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【摘要】：我国西北地区干旱少雨的气候特征使大量的石窟壁画得以保存至今。石窟壁画地仗,属于多孔介质材料,盐溶液在其内部随毛细水进行迁移,与土颗粒发生一系列的物理、化学作用,导致壁画产生起甲、剥落及酥碱等盐害,严重威胁壁画的长久保存。 近几十年来,研究者们对壁画盐害的形成开展了大量的研究工作。但是,关于地仗层内原有盐分和外来溶液中携带的盐分,哪种在壁画盐害中起主导作用,关于地仗层内离子的浓度、含水率和导热系数之间的关系,研究程度不深。本文选取莫高窟前大泉河沉积的粉土(俗称澄板土),对澄板土进行处理,得到天然澄板土、脱盐澄板土两种试样,选用蒸馏水、KC1溶液、Na2SO4溶液以及KCl和Na2S04混合溶液四种孔隙液,进行模拟地仗盐分毛细迁移试验,期望进一步认识毛细水输送盐溶液对壁画盐害的贡献。本研究以试验为基础,在前人研究成果的前提下,利用非饱和土力学及化学相关理论,对比分析水盐迁移后模拟地仗中含水率、电导率、离子浓度及导热系数的分布,并综合分析这几种因素间的关系。试验结果表明： (1)溶液迁移速率排列为KCl与Na2SO4混合溶液KClNa2SO4H20；溶液毛细上升速度随着试样高度的增加逐渐减慢；脱盐澄板土中的毛细上升速率大于天然澄板土的；盐溶液在地仗层内进行毛细迁移时,毛细前锋主要为氯盐的富集结晶,而亚前锋(前锋的下方区域)则主要为硫酸盐的富集结晶； (2)当毛细迁移溶液为KC1时,C1-的浓度在试样高度约5cm处出现拐点,5cm以下缓慢增加,5cm以上快速增加；为蒸馏水、Na2SO4及Na2SO4与KCl混合溶液时,在约7cm处出现拐点,且脱盐澄板土中C1"浓度增加速率明显大于天然澄板土的；S042-浓度在约为7cm处出现拐点,7cm以下缓慢增加,7cm以上快速减小；Na+浓度变化情况与SO42-的相似； (3)电导率随着试样高度的增加呈递增趋势,7cm以下增长缓慢,7cm以上快速增长,天然澄板土试样的电导率普遍高于脱盐澄板土的；高电导率出现在试样的顶部,这也暗示了,一般情况下盐分的富集结晶会出现在溶液毛细迁移带的边缘区域(前锋区)； (4)导热系数呈现出随试样高度的增加先减小后增加的趋势,导热系数的增大会使地仗层对所处环境温度变化的响应更为敏感,环境温度反复变化影响地仗内的温度也不断变化,进而出现差异膨胀,加速壁画盐害的形成； (5)与天然澄板土相比,脱盐澄板土孔径较小；当迁移溶液为混合盐时,孔径的分布较单一盐溶液的集中； (6)外来盐溶液毛细迁移后重结晶对地仗试样的破坏更为明显,在今后的壁画保护中应高度重视对顶层洞窟降水入渗的控制。
【关键词】：壁画地仗 盐害 可溶盐 毛细输送机制
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：K879.41;TU41
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 图件目录9-11
• 表格目录11-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 选题依据及研究意义12-13
• 1.2 研究内容与创新点13-16
• 1.2.1 研究内容13-14
• 1.2.2 论文提纲14-15
• 1.2.3 研究创新点15-16
• 本章参考文献16-17
• 第二章 文献综述17-36
• 2.1 壁画盐害研究现状19-27
• 2.1.1 壁画盐害19-20
• 2.1.2 盐害形成机理20-25
• 2.1.3 盐害防治研究25-27
• 2.2 非饱和土水盐迁移研究现状27-31
• 2.2.1 毛细水研究现状27-29
• 2.2.2 水盐迁移研究现状29-31
• 2.3 本章小结31-32
• 本章参考文献32-36
• 第三章 土的毛细性质36-41
• 3.1 毛细上升高度与速度37-39
• 3.2 毛细水压力39
• 3.3 本章小结39-40
• 本章参考文献40-41
• 第四章 壁画地仗盐分毛细输送机制研究41-74
• 4.1 试验方案41-43
• 4.2 试验材料43-48
• 4.2.1 土样制备44-48
• 4.2.2 溶液制备48
• 4.3 试验仪器48-53
• 4.4 试验步骤53-55
• 4.5 试验结果及分析55-67
• 4.5.1 水盐迁移后毛细上升高度55-58
• 4.5.2 水盐迁移后含水率分布58
• 4.5.3 水盐迁移后离子浓度分布58-60
• 4.5.4 水盐迁移后电导率分布60-64
• 4.5.5 水盐迁移后模拟地仗导热系数变化64-65
• 4.5.6 水盐迁移后模拟地仗微观结构变化65-67
• 4.6 讨论67-71
• 4.7 本章小结71-72
• 本章参考文献72-74
• 第五章 结论与展望74-76
• 5.1 结论74
• 5.2 展望74-76
• 在学期间的研究成果76-77
• 致谢77-79
• 附件79-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邓友生,何平,周成林;含盐土导热系数的试验研究[J];冰川冻土;2004年03期

2 邴慧;武俊杰;邓津;;黄土状盐渍土洗盐前后物理力学性质的变化[J];冰川冻土;2011年04期

3 张立新，，陶兆祥，顾同欣;氯化钠的掺入对冻土基本热学性质的影响[J];冰川冻土;1995年01期

4 李云鹤;莫高窟壁画修复初探[J];敦煌研究;1985年02期

5 孙儒P

本文编号：963346