<正>当前,我国文化遗产保护事业迈入高质量发展新阶段,岩土类文物保护既迎来了跨学科融合、数智技术赋能的全新机遇,也面临着基础研究深化、保护技术升级、预防性保护落地、活化利用提质的多重挑战。《西北大学学报(自然科学版)》2026年第2期文化遗产保护专刊,聚焦岩土类文物保护核心议题,从机理研究、技术创新、预防性保护、活化利用四大维度展开多元探索,凝结了广大文保工作者的研究智慧与实践经验,为新时代岩土类文化遗产保护提供了理论支撑、技术参考与实践路径。
在城乡协同发展背景下,多类型历史文化遗产要素的空间分异机制是优化保护体系的核心问题。本文突破单一类型遗产分析局限,首次将系统整合要素空间密度作为核心因变量,通过核密度分析识别出三大分布规律。梯度衰减性:沿“胡焕庸线”呈东南→西北连续衰减,太行山系、雪峰山系、武夷山系构成遗产廊道关键节点。类型分异性:非遗呈“北京-长三角”政策驱动型双核集聚,建筑单元在黄河中下游形成团块状高密度区,村镇聚落则在黔湘桂山区呈中低密度团簇分布。城乡梯度衰减:距城市中心50~100 km圈层密度较城市核心区(0~50 km)下降37.2%,揭示城镇化挤压效应。基于地市单元的历史文化遗产密度数据,采用地理探测器-MGWR耦合模型发现:行政管理因素与经济因素构成主导矛盾;地形起伏度通过抑制建设性破坏间接保护遗产;道路密度在北方显著正向,南方转为微弱负向;县区数量在欠发达区呈保护赋能,发达区因土地竞争转为抑制。基于空间衰减规律,建立“山区遗产保护区-城乡过渡带活化区-都市文化韧性提升区”三级响应策略。
<正>在历史时期,我国西部地区一直以开放的心态,选择性地吸收、内化东西方文明,形成了大量独具特色的文化遗产,如闻名于世的敦煌莫高窟、川渝石窟群、交河故城等。其中,岩土质文物(包括石窟寺及石刻、古文化遗址、墓葬、壁画等)的数量和规模占有绝对优势。然而,受到寒冻风化、风沙侵蚀、强紫外线、强降雨(雪)等极端环境的耦合影响,西部地区的岩土质文物面临着极其特殊的保护难题。
渭河是黄河的一级支流,流域内大遗址文化资源丰富,但区域内各个大遗址文化产业发展差异较大,两极分化明显,整体文化产业发展较为滞后。利用GIS等工具,对渭河流域大遗址点空间布局及其影响因素进行探究,结果表明,渭河流域大遗址空间分布极不均衡,主要集中在渭河流域下游的关中平原地区,且方向性较为明显,呈西北-东南分布。基于此,总结了渭河流域大遗址的3种区划模式:全域区划、轴线式区划、散点式区划,并提出了大遗址与区域的生态、文化、产业协同发展以及区域政策、城乡、交通全域联动的规划构想,以期为渭河流域的大遗址保护和文化产业集群发展提供理论与实践支持。
中国西北高寒地区保存大量土遗址,在冻融与水盐耦合作用下,土遗址浅表层经历多次冻融循环,诱发多种病害。为探究冻融与水盐耦合作用下土遗址浅表层病害发育特征,开展室内冻融模拟试验,基于重塑试样的外观形貌、表面温度场、声波波速、表面硬度、微观结构和颗粒粒径6个指标,揭示冻融-水盐运移耦合作用下土遗址浅表层的劣化特征。试验发现,在冻融过程中易溶盐向试样中部迁移并结晶,从而诱发酥碱破坏,形成水平向劣化层。盐含量与冻融损伤呈正相关,且Na_2SO4含量越高,冻融损伤越严重,冻融循环作用显著降低声波波速和表面硬度,破坏颗粒团聚体结构,但土体粒径级配特征保持稳定。冻融-水盐耦合作用引发盐分积聚和结晶,破坏土体颗粒胶结状态,导致土体结构疏松是土遗址浅表层劣化的主要因素,相关成果可为土遗址浅表层病害防治提供参考。
对墓葬出土服饰残块及其附着残留物进行分析研究,可为揭示古代纺织工艺、服饰形制、丧葬习俗及文化交流提供重要的实物资料。为探究新疆伊吾县尖甲坡墓群SD15出土的服饰残块及其附着残留物的材质与结构,本研究使用超景深显微镜(SDM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)对其进行分析。结果显示,服饰残块由3种不同形貌的纺织品和3类残留物(纺织品表层、夹层、里层)组成。3种纺织品材质均是桑蚕丝,其结构显示2种为绢,1种为重经锦,这与隋唐时期新疆地区日常服饰所用丝绸布料一致,3类残留物均为羊毛毡,由此推测墓主人身着内絮薄毡的丝绸服饰后被毛毡整体包裹下葬。研究结论为隋唐时期新疆地区服饰研究提供了新的线索,并为我国游牧民族葬俗研究提供了资料。
岩体出露裂隙的尺寸是评价岩体稳定性的重要指标。以含出露裂隙岩体为研究对象,通过室内试验分析裂隙尺寸对岩体温度场的影响,给出了划分裂隙边界的依据,基于一维传热理论推导了以岩体温度场、时间与裂隙深度为变量的公式,通过误差计算确定裂隙深度计算公式的适用范围。结果表明:通过辐射热激励的方式加热出露裂隙的岩体表面后,裂隙的隙宽和深度与红外图像中裂隙区域的最低温度相关性显著,且深度为主要影响因素,隙宽的影响系数不足深度影响系数的0.1倍;裂隙出露面积的识别误差可以控制在10%左右,随着隙宽的加宽,识别误差逐渐减小,最小值仅为0.2%;理论公式计算裂隙深度的误差随着加热时间的增加而减少,30 min的加热时长可保证深度40 mm以内的裂隙深度计算误差小于20%,增加加热时长至60 min可使50 mm深度裂隙的计算误差从24.8%降低至6.8%。综上,利用红外热成像技术探测出露裂隙的出露面积与深度具有较高的可行性,对于难以开展接触测量的岩体工程具有重要的应用价值。
调查了国内不同环境下土遗址的开裂状况,试图探究遗址开裂与土体性质之间的关系。对各遗址土样的物理性质、水理性质、化学组成及微观结构等进行检测,并在实验室对其进行自然环境下的开裂模拟试验,使用Matlab软件定量表征遗址土的开裂特征。结果表明,干旱环境下的土遗址以龟裂缝为主,影响遗址的展示;潮湿环境下的土遗址裂缝宽度大且深,严重影响遗址的安全性。结合土的物性参数分析发现,土的颗粒组成和矿物组成是遗址土体开裂发生的决定性因素,遗址的含水量变化是土体开裂的引发条件;黏粒组含量尤其是蒙脱石的含量越高,越易形成开裂;土的水理性质和微观组成是土颗粒组成和矿物组成的体现。室内的开裂模拟试验和现场开裂形态一致,Matlab定量结果显示苏家垄遗址和河伯所遗址裂隙率最高。因此,在遗址发掘初期,建议先分析土体性质,预估含水量降低过程中可能出现的状态,以预防遗址发掘中出现的因土体开裂导致的坍塌现象。
石窟围岩的颗粒与孔隙结构特征直接影响石窟结构的长期稳定性。以敦煌石窟砾岩为研究对象,选取榆林窟东崖酒泉组砾岩,开展颗粒分析、矿物学检测与CT扫描试验。研究发现:(1)砾岩由大粒径砾石主导骨架(>10 mm占73.6%),细颗粒呈分级填充特征,颗粒形态以球形最常见,不规则颗粒导致局部孔隙形态复杂;(2) CT结果表明砾岩孔隙率平均约5%,但沿z方向在0~41%之间剧烈波动,孔隙与喉道呈多尺度分布,中等尺度孔隙(约200μm)和较短喉道(约40μm)最为常见,孔喉比集中在2左右,体现出较好的连通性;(3)矿物构造表现为“硬砾石-弱胶结”状态,砾石以石英、长石为主,胶结物富含方解石和绿泥石,决定了其水敏性和易劣化特征。多尺度结构、孔隙网络与矿物相共同控制砾岩的渗透性与风化敏感性,为理解敦煌石窟围岩的耐久性及制定保护策略提供了科学依据。
水硬性石灰因其可持续性与材料相容性优势,近年来在建筑与文物保护领域受到关注,然而,因早期强度增长缓慢,限制了其在快速加固场景中的应用。以钾长石与石灰石共同煅烧制备的合成水硬性石灰K3为对象,在标准养护与加速碳化养护条件下,对比分析砂浆试件的收缩率、孔隙率、力学性能、弹性波速以及物相与微观结构演变规律。结果表明,加速碳化可显著改变K3的反应进程,28 d时试件孔隙率较标准养护降低约9.7%,抗折和抗压强度分别提高至3.20 MPa和12.54 MPa,弹性波速整体升高,反映出内部结构连续性与强度的增加。TG-DSC与SEM显示,碳化环境促进了Ca(OH)2的快速消耗和大量CaCO3的沉积,形成由CaCO3与C-S-H协同构建的致密复合骨架结构。研究表明,通过合理调控养护环境即可推动合成水硬性石灰实现早期强度与结构稳定性的显著提升,为石质文物和历史建筑遗存的快速加固与修复提供了可行路径。