一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法技术

本发明专利技术是一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法，由格式框架、双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座、透明盖板及洒水降温装置组成。双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座的下端固定在格式框架上，支座的高度调节可以改变透明盖板的倾斜角度及相邻盖板的间隙。透明盖板顺着摩崖石刻坡面从下至上组装铺设，沿坡面倾向的相邻盖板之间呈叠瓦状布设。为避免阳光暴晒而导致岩石温度过高，可开启洒水降温装置让水由上至下在透明盖板的表面漫流而过，以实现盖板的降温和清洗。本发明专利技术具有长期效果明显、可逆性强、安装方便、易于维护、成本较低、不妨碍旅游观瞻等优点。

【技术实现步骤摘要】
—种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法
本专利技术涉及石质文物保护
，尤其涉及。
技术介绍
所谓石质文物，是指人类历史发展过程中以天然石材为原料加工制造并遗留下来的那些具有历史、艺术、科学价值的遗物。石质文物不仅包括石刻文字、石刻艺术品与石器时代的石制用具，还包括具有历史或艺术价值的摩崖石刻，石窟寺、建筑石构件等。对于那些与现场环境紧密相关并且无法搬运的石质文物，可称之为不可移动石质文物，如摩崖石亥|J、石窟寺等。摩崖石刻是指在山崖石壁、岩石斜坡上所刻的文字、造像或岩画，属于不可移动的石质文物，也是中国古代石刻艺术的主要类型之一。由于处于露天的自然环境，数百年甚至上千年的风雨洗礼给摩崖石刻带来了不同程度的风化病害，很多石刻遗迹因字迹模糊甚至剥落殆尽而逐渐失去文物价值。露天石质文物的风化类型较多，如表面粒状-粉化脱落、片状-板状剥落、鳞片状起翘与剥落、孔洞状风化、表面溶蚀等，简单介绍如下。(I)表面粒状-粉化脱落由于岩石温度及环境湿度的周期性变化、冻融作用、水盐活动等原因，露天石质文物表面可能会出现粒状或粉化脱落现象。表面粒状-粉化脱落现象多发生于质地较为酥松的沉积岩石质文物的表面，有时也会出现在一些火成岩文物载体(如凝灰岩、花岗岩等)的表面。(2)表面片状-板状剥落由于环境温度的周期性变化、岩石温度的剧烈变化、冻融破坏等原因，露天石质文物表层会出现片状离层、片状或板块剥落的现象，这类病害多发生在岩石纹理较为发育、颗粒不均匀、夹杂物较多或节理裂隙较为发育的石质文物表层，且多伴随有表面空臌、起翘等现象。该类风化现象不仅可以出现在沉积岩石质文物的表层，当岩石温度变化较为剧烈时也同样可以出现在以岩衆岩(如花岗岩、闪长岩等)或变质岩为质地的石质文物表层。(3)鳞片状起翘与剥落当环境温差变化较大时，易发生冻融现象或曾发生过烟火焚烧的石质文物表面往往产生的鳞片状起翘与剥落现象。(4)孔洞状风化岩性、矿物组成、微结构等是石质文物风化的内在因素，而孔洞状风化主要是由岩石的物质组成所造成的。例如，当文物质地含有易溶矿物时，在水的作用下文物表面往往会出现溶蚀孔洞。当岩石含有硬度或抗风化能力较低的矿物颗粒、夹杂物时，在温度循环应力、风沙等机械荷载作用下这些薄弱部位则易于脱落而形成凹坑或孔洞。(5)表面溶蚀长期遭受雨水冲刷的石质文物(特别是碳酸盐类质地的文物)，表面易于形成坑窝或沟槽状溶蚀现象。在工业污染较为严重的地区，酸性降雨会导致溶蚀现象的加剧。岩石风化包括物理风化、化学风化和生物风化，相应的作用方式都具有其独立意义，但在许多情况下则是以相互影响和相互促进的形式来破坏岩石的。从上述风化类型的简单描述可以看出，岩石表面或表层与外界环境相接触而产生物理或化学相互作用是风化的本质，温度、湿度、风沙、环境酸碱度等环境因素是导致风化发生和发展的决定性外在因素。在诸多环境因素中，温度是影响各类岩石风化的最重要因素之一，而岩石表层的温度变化是热力风化的最直接驱动力。所谓热力风化，是指岩石表层因温度变化而发生崩解、片状剥落、块状或粒状脱落的过程。由于太阳辐射、风、雨、雪、火等自然现象的存在，岩石在表层皆会出现热梯度及热应力，致使暴露于地表的岩石不可避免地会发生热力风化，即使是坚硬完整的花岗质类岩石也不能幸免，如著名的连云港将军崖岩画、泰山经石峪佛经石刻等)。尽管花岗质岩石的抗风化能力相对较强，但仍无法承受千百年来风吹日晒的洗礼，大量露天石刻的表层因热力风化而字迹模糊，甚至成块成片脱落。例如，泰山经石峪佛经石刻(面积约2064m2，字径约50cm，被公认为大字鼻祖、榜书之宗)是全国重点文物保护单位，所处的斜坡石坪岩性为泰山群中细粒黑云石英闪长岩，但在历经1400多年之后已有1771字消失，现仅存经文1028字。现场调查表明，经石峪石坪表面出现了典型的热力风化现象，层状剥落现象严重(在同一部位出现了可达5层的岩石剥离)，单层厚度2?12_(层厚数据基本呈正态分布)，但多为5?8mm。从环境数据的统计结果来看，夏季时石坪表面的空气温度很容易超过50°C，昼夜最大温差超过20°C，夏季骤雨导致的最大温差有时超过30°C，夜深人静之时可以清晰地听到岩石表层破裂的声音。最新的观测成果表明，太阳辐射作用下的岩石表层温度远远高于空气温度，岩石温度变化速率是热力风化的决定性驱动力，暴晒、骤雨、阵风等都有可能导致岩石表层产生微破裂。最新的研究成果表明，当岩石温度变化速率超过2°C / min(相当于热冲击事件)就可以导致岩石产生微破裂，而岩石温度的周期性变化(相当于热疲劳事件)则可导致微破裂发展成为宏观裂缝。单纯的温度变化即可导致不同程度的热力风化，当涉及到降雨(包括酸雨)、地表水、工业污染等因素时，相应的风化机理将会变得十分复杂。但有一点是肯定的，降低环境因素的变化幅度和变化速率可以大大减缓石质文物的风化速率，特别是由于温度应力、干湿循环等原因造成的物理风化。石质文物的保护包括清洁、修复、加固、防风化等多个方面，必须要以整旧如旧、尽量不改变文物原状、尽量不损害文物本体、保护设施具有可逆性等诸多原则为前提。由于文物保护的特殊要求，露天石质文物的防风化是国际公认的难题。对于规模较大的露天摩崖石刻来说，由于所处的气候环境和地质环境都非常复杂，相应的防风化保护难度极大，至今还未找到一种被普遍认可的防风化保护方法。如果严格按照上述原则来开展相应防风化保护工作，现有的技术方法水平还存在较大的差距。总体来说，不可移动石质文物的防风化方法有物理方法和化学方法两大类，当前对物理防护方法缺乏应有的重视，对化学防护方法的研究也缺少突破性进展。在石质文物防风化研究领域，当前主要侧重文物本体抗风化能力的提高，属于化学防风化的研究范畴。按照石质文物的保护原则，防风化材料应该在可逆性、透气性、抗老化等多方面具备较好的性能。常用的化学防风化方法是在石质文物表面用憎水材料(如聚硅氧烷、烷氧基硅烷类材料等)，使防风化材料渗进石质的孔隙中，阻止或减少水的渗透和污染物的化学侵蚀。比如，通过用高分子材料的涂抹和表层渗透，进而起到石质文物的表面封护，如PS防风化涂料、有机硅防风化涂料、有机硅和丙烯酸改性防风化涂料、有机氟树脂类涂料等。为了确定防风化材料的性能，一般要在实验室内对上述防风化材料和技术方法进行多方面(如抗老化、抗变色、抗侵蚀等)的抗风化测试，但试验持续时间最长也就是几个月或一年左右。由于实验室测试的几何尺度、时间尺度和环境因素与不可移动文物的现场条件存在很大差异，相应的测试结果很难保证现场应用的长期有效性，防风化材料涂抹范围内的文物本体往往在数年之后就明显出现老化、变色等现象。另外，化学防风化涂料的应用还会带来一系列不确定的新问题和副作用(如开裂、大范围剥落等)，为后期的保护工作增加了难度，甚至加速了石质文物的损毁。用于摩崖石刻防风化保护的化学材料，相应的有效期应该远远高于10年，除非可逆性非常好且成本比较低的技术方法。然而，化学防护材料文物往往遍布石质文物的表面和表层的孔隙中，相应的可逆性一般都很差。一旦防风化材料出现严重的老化现象，不仅会导致文物表面的颜色改变，还有可能会加速文物价值的消失。国内外研究现状表明，当前用于露天摩崖石刻防风化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法，其特征在于：由格式框架、双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座、透明盖板及洒水降温装置组成；格式框架的覆盖面积应适当大于摩崖石刻的坡面保护范围，可以根据地形条件制作成平面、折面或曲面形状，框架构件之间的连接以易于组装拆卸为原则，与坡面的接触以不损伤文物和可逆性较强为原则；双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座的下端固定在格式框架上，支座的高度调节可以改变透明盖板的倾斜角度及相邻盖板的间隙；透明盖板可以是但不限于单层钢化玻璃、夹胶玻璃或中空玻璃，盖板的规格、强度、隔热、防紫外线、透明度等参数应依据具体保护要求和旅游需要而定；透明盖板顺着摩崖石刻坡面从下至上组装铺设，沿坡面倾向的相邻盖板之间呈叠瓦状布设，但叠置部分沿坡面垂直方向留有间隙，沿坡面走向的相邻盖板之间用耐候胶密封；为避免阳光暴晒而导致岩石温度过高，可开启洒水降温装置让水由上至下在透明盖板的表面漫流而过，以实现盖板的降温和清洗。

【技术特征摘要】
1.一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法，其特征在于:由格式框架、双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座、透明盖板及洒水降温装置组成；格式框架的覆盖面积应适当大于摩崖石刻的坡面保护范围，可以根据地形条件制作成平面、折面或曲面形状，框架构件之间的连接以易于组装拆卸为原则，与坡面的接触以不损伤文物和可逆性较强为原则；双支板双侧可调支座、单侧可调支座、单支板双侧可调支座的下端固定在格式框架上，支座的高度调节可以改变透明盖板的倾斜角度及相邻盖板的间隙；透明盖板可以是但不限于单层钢化玻璃、夹胶玻璃或中空玻璃，盖板的规格、强度、隔热、防紫外线、透明度等参数应依据具体保护要求和旅游需要而定；透明盖板顺着摩崖石刻坡面从下至上组装铺设，沿坡面倾向的相邻盖板之间呈叠瓦状布设，但叠置部分沿坡面垂直方向留有间隙，沿坡面走向的相邻盖板之间用耐候胶密封；为避免阳光暴晒而导致岩石温度过高，可开启洒水降温装置让水由上至下在透明盖板的表面漫流而过，以实现盖板的降温和清洗。2.如权利要求1所述的一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法，其特征在于:所述格式框架由框架横梁、框架纵梁、框架横撑、框架纵撑和框架支撑装置组成，与摩崖石刻坡面之间的距离依据地形条件、通风要求和旅游需要而定。3.根据权利要求1所述的一种用于斜坡摩崖石刻风化防护的半封闭式全覆盖隔离方法，其特征在于:所述双支板双侧可调支座由上托板、铰连接(由铰连接球头和铰连接定位镙杆组成)、上支板、可调挡板、挡板支杆、挡板定位镙杆、下托板、下支板和支座立柱组成，用于调整沿坡面倾向相邻透明盖板的倾斜角度以及沿坡面垂直方向的盖板间距；所述上托板通过铰连接、定位镙孔、定位镙母和金属垫片固定于上支板上，通过铰连接定位镙杆进行高度调节，用于支顶所述透明盖板；所述挡板支杆与所述上托板为固定连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张路青，王学良，周剑，杨志法，韩振华，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11