2026年 02期
土遗址的系统性保护研究
孙满利;张景科;毛维佳;沈云霞;尚雪健;曹张喆;科学认知土遗址系统和实施保护措施系统是土遗址系统性保护的两个方面。在深入分析我国土遗址保护的发展历程和现状问题，总结历史经验、理论经验和实践经验的基础上，采用系统论理论，以价值为核心，科学阐释土遗址系统的概念、组成、结构与功能以及状态参量和相态，明确系统的环境和边界；提出了防止或减缓土遗址系统从现有不均匀有序状态向均匀无序状态转变是土遗址保护的科学内涵，土遗址的价值和信息保存状况是土遗址系统的状态，状态变量为土遗址病害，土遗址系统状态的评估就是评估病害对土遗址系统价值长久保存过程中产生的已有的、或可能的影响。保护措施系统包含管理措施、预防措施、干预措施、利用措施等，是维持或改变土遗址系统状态的重要方式；采用协同论分析了保护措施之间的协同机制，提出有效性称为保护措施系统的序参量，保护措施子系统的状态可用保护措施有效性来定量表征，四类措施需协同作用，以形成完整的系统性保护。
冻融与水盐耦合作用下土遗址浅表层劣化特征
齐博嘉;张景科;崔庆飞;赵欣儿;李威昊;张浩;王彦武;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。
降雨入渗对干旱区土遗址表面疏松层形成的影响
沈云霞;张钟珊;张晓宇;梁楚昕;史梦雨;邓凯;孙满利;高频次小雨入渗-快速蒸发过程是西北干旱地区土遗址表面疏松层发育的关键驱动力。以降雨强度、降雨历时和降雨-蒸发循环次数为主要影响因素，开展降雨入渗侵蚀试验，系统分析侵蚀后土体的表观形态、颗粒组成以及微观结构特征。研究表明：降雨入渗后，土体颗粒间胶结作用减弱，颗粒随雨水向下迁移。颗粒迁移量与各降雨因素呈正相关关系，且迁移粒径呈现先粗后细的规律性变化，整体以粉粒(0.005～0.075 mm)迁移为主。同时，颗粒的迁移导致土体孔隙相对增大，形成大孔(>32μm)为主的孔隙分布特征。颗粒迁移与孔隙结构变化共同促进了表面疏松层的发育。疏松层的下边界对应于湿润锋的位置，其深度与累积降雨循环次数相关性较弱，主要受降雨量影响，并随降雨量呈对数增长趋势。研究结果将为理解干旱区土遗址疏松层形成的复杂机理及制定有效的预防性保护策略提供科学依据与实践参考。
土遗址开裂机理及形态研究
李艳红;刘轩成;闫海涛;周双林;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。
三星堆遗址祭祀坑稳定性影响因素分析及防控
赵凡;胡芮;孙满利;郭青林;周鑫;孟庆祥;为保证三星堆遗址祭祀坑在考古发掘过程中的结构安全，根据坑体三维点云数据和坑顶卸荷裂隙的测量结果，运用约束Delaunay三角剖分技术建立考虑裂隙空间结构的高精三维网格模型，采用ABAQUS软件计算在分层开挖、设备堆载、人员踩踏、地震作用4种工况条件下的水平位移或振动速度，据此分析各种工况条件对坑体稳定性的影响，采取针对性的坑体结构稳定现场防控措施。结果表明，坑体结构稳定防控的最不利条件为设备堆载工况下长边或短边距边缘小于1.5 m,人员踩踏工况下长边距边缘小于0.3 m或短边距边缘小于0.2 m,地震作用工况下烈度高于Ⅵ级；重点对象为K3、K6+K7、K8的坑顶长边边缘中部，尤其是卸荷裂隙发育位置。研究认为，一方面可利用日常管理对设备堆载、人员踩踏等人为可控因素进行必要的防范，另一方面采用临时支护结构对地震作用等自然不可抗力进行一定的应对，发挥主动预防和被动控制两项措施的协同作用，有效抑制坑体结构变形发展。
遗址土等温吸放湿特性及预测模型
原鹏博;翟传萌;李俊;郑月雪;景博文;李华;为了研究环境相对湿度变化对土遗址浅表层水分吸附与解吸的影响规律，采用饱和盐溶液法，开展7种不同环境相对湿度条件下的4种不同干密度遗址土的等温吸放湿试验。试验结果表明：随相对湿度的增大，吸放湿速率越来越慢，达到平衡状态所需的时间越来越长；遗址土等温吸湿和放湿平衡含水率随相对湿度的增大而增大，吸湿平衡含水率随着干密度的增大而减小，放湿平衡含水率随着干密度的增大而增大；存在明显的迟滞效应，遗址土等温吸湿和放湿曲线均表现出明显的快速吸放湿和缓慢吸放湿的两阶段性。对比发现，Peleg公式和冯驰公式可以用来拟合遗址土等温吸放湿曲线，平行双指数(PEK)模型可以较好地描述遗址土等温吸放湿过程，可以利用平衡时间的前50%数据来预测最终达到平衡的时间和最终的平衡含水率。
时间序列下土遗址片状剥离病害量化评估及预测
杜昱民;董文强;郭亚旭;陆志恒;赵泽源;吴梦雨;张悦;片状剥离作为土遗址最为典型且严重的病害类型，严重威胁遗址的安全赋存。在环境与遗址土协同作用下，片状剥离具有明显的时空发育特征，针对时间维度下片状剥离病害开展量化评估与预测研究是对其实施加固保护的重要前提和指南。研究遴选陕西省内半干旱、半湿润环境下，战国、汉、隋、唐、宋、明、清等7个历史朝代修筑的19处土遗址发育的片状剥离作为研究对象，通过现场调查测试收集病害平面和剖面发育指标、土体水盐含量、土体表面硬度、遗址修筑时期历史温度变化等评估指标，结合热力图和层次分析法(AHP)计算指标权重，利用逼近理想解排序法(TOPSIS)实现对土遗址片状剥离发育程度的量化评估，进而应用LSTM算法实现时间序列下片状剥离病害的智能预测。研究结果表明，19处土遗址中有3处片状剥离发育等级为高级，2处为低级，其余14处为中等程度。基于评估结果，利用LSTM模型对前90%的样本点进行训练，并对最后2处遗址进行预测，预测结果的均方根误差(RMSE)为0.044 424,平均绝对误差(MAE)为0.037 046,平均绝对百分比误差(MAPE)为14.803 1%,决定系数(R2)为0.844 23,评估及预测结果具有较高准确性和合理性，为后续土遗址片状剥离的保护加固工作提供了科学依据和实践指导，并为其他土遗址典型病害的量化研究提供了模块示范。
降雨驱动下龙门石窟裂隙渗流响应机制研究
张铎;闫增峰;倪平安;岳英俊;马朝龙;姚珊珊;王江丽;毕文蓓;雷晗月;杨晨雪;以龙门石窟为例，通过集成红外热成像监测、气象数据采集与ImageJ-Python图像处理算法，构建高时空分辨率的渗水动态识别方法，并结合多元回归分析建立气候-渗流耦合模型，以揭示石窟在降雨驱动下的渗流响应机制。结果显示，渗流现象发生在降雨峰值后约48 h,演化过程呈现“点状萌发—带状汇聚—片状扩散”的非线性扩散模式及昼夜振荡特征。气候因子中，降雨量(35%)、空气温度(28%)和太阳辐射(18%)是主要驱动因素，其中太阳辐射表现出3 h的相位延迟抑制效应；太阳辐射每增加100 W/m2,渗流面积减少15%～20%,且抑制效应存在3 h相位延迟，反映出岩体热惯性在渗流过程中的调控效应；湿度与风速的作用较弱，但在特定条件下可强化或抑制渗流过程。该研究揭示了降雨、热效应与蒸发循环共同作用下的复杂水岩耦合机制，为半湿润区露天石质遗产的水害机理解析及预防性保护提供了理论依据与方法支撑。
敦煌石窟砾岩多尺度颗粒结构与孔隙特征
张慧慧;王彦武;郭青林;唐春安;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。
莫高窟洞窟自然通风性能分异特征及归因分析
陈海玲;郭青林;张景科;谢团科;蔺旺兵;高文强;王小伟;张正模;寇宗起;洞窟自然通风性能对于洞窟空气质量的优劣至关重要，并影响文物保存状况及游客舒适度。针对覆斗顶形窟和中心塔柱窟，以换气次数为评价指标，采用示踪气体浓度衰减法系统研究了2种形制洞窟的自然通风性能，分析了其空间差异性、量化特征及影响因素。研究结果表明：覆斗顶形窟换气次数依甬道、主室中央、西南角和东北角递减，中心塔柱窟依塔柱东、甬道、塔柱南北、西南角、塔柱西递减；洞窟换气次数随窟门开启程度的减小而急剧下降，窟门打开、仅纱网门关闭、窟门关闭3种工况下，洞窟换气次数分布范围分别为1.7～13.3次·h-1、1.5～5.2次·h-1、0.4～1.3次·h-1,平均值依次为7.0、2.8、0.8次·h-1;洞窟自然通风性能与窟门开启程度、窟内外温差、窟门面积呈正相关，与洞窟体积呈负相关，同时还受门窗类型影响，表现出多重因素的叠加效应。这些结果可为莫高窟众多洞窟自然通风策略的设计和评价提供重要理论支撑。