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降雪、温差作用下大尺寸砂岩风化模拟试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1519-1534页

作者：刘晓颖郭青林张博尚东娟余静裴强强敦煌研究院甘肃敦煌736200 国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心甘肃敦煌736200 甘肃莫高窟文化遗产保护设计咨询有限公司甘肃敦煌736200 甘肃省敦煌文物保护研究中心甘肃敦煌736200

砂岩质石窟寺在冻融循环作用下,会引起不同程度的风化病害。以甘肃北石窟寺为研究对象,以所处赋存环境的多因素变量耦合关系为依据,在多场耦合实验室开展降雪-温差条件下的大尺寸砂岩风化模拟试验。结果表明,反复的降雪-温差作用下,在... 详细信息

砂岩质石窟寺在冻融循环作用下,会引起不同程度的风化病害。以甘肃北石窟寺为研究对象,以所处赋存环境的多因素变量耦合关系为依据,在多场耦合实验室开展降雪-温差条件下的大尺寸砂岩风化模拟试验。结果表明,反复的降雪-温差作用下,在微观上,冻胀消融使得砂岩表现出表层砂岩胶结物几乎全部消失,内部砂岩胶结方式以接触式为主以及孔隙增多增大的劣化特征;宏观上,呈现出水分入渗深度增大、损伤区域及损伤程度逐步扩展,并伴随着起翘脱落、变色加深、裂隙发育的表观现象,力学上,表现为强度逐渐降低的趋势,并根据不同岩性砂岩划分出5类响应敏感区域,揭示了降雪-温差作用下砂岩的渐进累计风化机制。

关键词：岩石力学砂岩石窟寺冻融循环降雪-温差多因素变量耦合风化机制

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太平天国侍王府壁画制作材料的光谱学分析

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 452-459页

作者：水碧纹孙满利于宗仁王卓赵金丽崔强西北大学文化遗产学院文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室陕西西安710069 中国-中亚人类与环境“一带一路”联合实验室陕西西安710069 敦煌研究院国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心甘肃敦煌736200

金华侍王府壁画是我国南方殿堂壁画的典型代表,也是太平天国时期保存最完整、绘画最多的壁画遗存。由于地处南方潮湿地区,侍王府壁画在环境因素的影响下,出现了多种病害,保存状况不容乐观。为了保护好这一重要壁画遗存,需要对壁画的制... 详细信息

金华侍王府壁画是我国南方殿堂壁画的典型代表,也是太平天国时期保存最完整、绘画最多的壁画遗存。由于地处南方潮湿地区,侍王府壁画在环境因素的影响下,出现了多种病害,保存状况不容乐观。为了保护好这一重要壁画遗存,需要对壁画的制作材料进行科学研究。利用手持式X射线荧光光谱仪(pXRF)和便携式拉曼光谱仪(Raman)在现场开展原位无损分析,初步查明壁画红色颜料使用了朱砂(HgS)和铁红(Fe_(2)O_(3)),白色颜料主要为方解石(CaCO_(3)),其他颜料受分析条件的限制,未能检测出显色成分。通过微损取样获得颜料样品和地仗样品若干,在实验室利用显微红外光谱(μ-FTIR)、X射线衍射(XRD)、显微拉曼光谱(μ-Raman)、热裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)等光谱分析技术对蓝绿色颜料、地仗成分、胶结材料类型、纤维种类等开展分析研究,结果表明:蓝色颜料为乾隆中后期传入中国并大量使用的第一个现代合成颜料普鲁士蓝(Fe_(4)[Fe(CN)_(6)]_(3)),绿色颜料有三种,包括人造氯铜矿[Cu_(2)Cl(OH)_(3)],巴黎绿颜料的变色产物氯砷钠铜石[NaCaCu_(5)(AsO_(4))_(4)Cl·5H_(2)O],还有首次在我国发现的锥绿铅铜矿[Pb_(21)Cu_(2)0Cl_(42)(OH)_(40)·6H_(2)O],但目前的研究还未见锥绿铅铜矿作为颜料使用的案例,我国境内也未见此类矿物的报道,认为侍王府壁画中发现的锥绿铅铜矿是其他含铜颜料变色的产物。Py-GC/MS研究结果表明,侍王府壁画颜料层中存在脯氨酸和羟脯氨酸,这是动物胶的主要成分,故侍王府壁画胶结材料使用了动物胶。通过计算壁画泥质地仗和石灰地仗样品中纤维的红外光谱特征峰比值R1(I_(1595)/I_(1105))和R^(2)(I_(1595)/I_(2900)),得出壁画泥质地仗中的纤维为苎麻纤维,石灰地仗中的纤维为棉花纤维。该研究为太平天国侍王府壁画颜料鉴定、修复材料选择及保护提供了科学依据。

关键词：光谱分析壁画颜料纤维

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麦积山石窟松鼠科动物种群数量特征及其危害

兰州大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 214-221页

作者：李隆贺东鹏陈章武发思朱非清胡军舰岳永强敦煌研究院国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心古代壁画保护国家文物局重点科研基地甘肃敦煌736200 甘肃莫高窟文化遗产保护设计咨询有限公司甘肃敦煌736200 兰州大学细胞活动与逆境适应教育部重点实验室兰州730000 敦煌研究院麦积山石窟艺术研究所甘肃天水741020

2021年9月-2022年9月,采用红外相机技术对世界文化遗产麦积山石窟松鼠科动物的种群密度、活动轨迹、昼夜节律及鼠害特点进行调查.结果表明,在石窟及其周边活动的松鼠科动物为岩松鼠与复齿鼯鼠,均为文物致害种;通过Schnabel法与最小已知... 详细信息

2021年9月-2022年9月,采用红外相机技术对世界文化遗产麦积山石窟松鼠科动物的种群密度、活动轨迹、昼夜节律及鼠害特点进行调查.结果表明,在石窟及其周边活动的松鼠科动物为岩松鼠与复齿鼯鼠,均为文物致害种;通过Schnabel法与最小已知存活数估计法计算的岩松鼠种群密度分别为(3.64±0.26)、(3.64±0.24)只/hm^(2),与基于遇见率法测算的种群密度(3.08±0.19)只/hm^(2)之间无显著性差异;基于遇见率法测算的岩松鼠与复齿鼯鼠种群密度(7.33±1.26)只/hm^(2)之间有显著性差异.两种致害物种分布范围广泛,能利用石窟栈道进行活动,可沿石窟崖体东西侧多方位、洞窟门窗以及露天大佛等位置进行攀爬.对石窟文物的破坏主要包括爬行过程造成的机械损伤、排泄物污染以及在洞窟内部与外围筑巢.在两种物种反复污染的栈道外围区域及靠近崖体的高频活动位置采取布设超声波驱避器、定期喷洒化学驱避剂等防护措施.

关键词：松鼠科动物种群密度红外相机技术防治措施麦积山石窟

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岩鸽排泄物对壁画损害特征研究

文物保护与考古科学 2024年第2期36卷 93-102页

作者：牛贺强王卓善忠伟陈章赵雪芬武发思敦煌研究院甘肃酒泉736200 国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心(敦煌研究院) 甘肃酒泉736200 甘肃省敦煌文物保护研究中心(敦煌研究院) 甘肃酒泉736200 甘肃莫高窟文化遗产保护设计咨询有限公司甘肃酒泉736200 敦煌研究院炳灵寺文物保护研究所甘肃临夏731600 文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室(西北大学) 陕西西安710127

鸟类排泄物是造成石窟寺壁画、彩塑污染的主要因素之一,科学剖析鸟类排泄物对壁画的损害特征是此类污染物有效清除的前提。本研究利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、X射线衍射(XRD)等方法分析了炳灵寺石窟壁画... 详细信息

鸟类排泄物是造成石窟寺壁画、彩塑污染的主要因素之一,科学剖析鸟类排泄物对壁画的损害特征是此类污染物有效清除的前提。本研究利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、X射线衍射(XRD)等方法分析了炳灵寺石窟壁画表面岩鸽排泄物成分,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、便携式显微镜、偏光显微镜(PLM)表征了鸟类排泄物对模拟壁画的微观损害特征。结果表明,岩鸽排泄物成分主要由尿酸、纤维素、多肽类有机物,以及以石英为主的无机盐组成。排泄物造成壁画覆盖污染、颜料层和地仗层侵蚀、颜料颗粒间原始粘附结构破坏,导致颜料层起甲、脱落,可溶盐活动及其他生物侵蚀。研究结果对于古代壁画的科学保护与修复具有指导意义。

关键词：古代壁画岩鸽排泄物排泄物成分及危害损害特征

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土遗址研究现状及发展趋势的文献计量学分析

石窟与土遗址保护研究

石窟与土遗址保护研究 2024年第1期 38-58页

作者：杨小菊郭青林于宗仁陈松丛武发思中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院大学敦煌研究院国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心/甘肃省敦煌文物保护研究中心

土遗址是人类历史上具有重要历史、文化和科学价值的建筑遗存。本研究采用文献计量学分析方法，以中国知网（CNKI）和Web of Science(WOS)为数据源，剖析了1950-2023年间土遗址领域研究现状。结果表明，CNKI和WOS中发文量呈稳定性增长... 详细信息

土遗址是人类历史上具有重要历史、文化和科学价值的建筑遗存。本研究采用文献计量学分析方法，以中国知网（CNKI）和Web of Science(WOS)为数据源，剖析了1950-2023年间土遗址领域研究现状。结果表明，CNKI和WOS中发文量呈稳定性增长趋势，中国和西班牙排名前2位；CNKI中以《文物保护与考古科学》《考古》《敦煌研究》等期刊为主，集中在考古、建筑科学与工程、旅游和地质学，以兰州大学、敦煌研究院、西北大学等西北地区研究机构主导，其中谌文武、王旭东、李最雄等学者发文量较多，重点关注土遗址稳定性、风化等问题以及保护加固材料和技术。WOS中在“Construction and Building Materials”“International Journal of Architectural Heritage”等期刊发文较多，集中在土木工程、材料科学多学科等，以英国牛津大学主导，西班牙、美国、英国学者参与度较高，重点关注地震、风化、劣化和数值模拟。研究机构间的合作受地理位置、作者研究方向和土遗址资源等因素影响；相关成果主要受中国国家自然科学基金、国家科技支撑计划和国家重点研发计划，以及欧盟委员会基金资助。下一步该领域研究中多学科交叉将更深入，聚焦岩土质文物风化、水盐侵蚀和冻融破坏等问题，重点突破病害原位探测诊断、多场耦合下土遗址劣化机理研究、保护材料研发及保护工程质量评估体系构建。

关键词：土遗址文献计量学 CNKI WOS 现状与展望

土遗址夯筑支顶加固表面色度检测的影响因素研究

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西北师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 125-134页

作者：尚东娟裴强强赵国靖李志强张博敦煌研究院甘肃敦煌736200 国家古代壁画保护工程技术研究中心甘肃敦煌736200 古代壁画保护国家文物局重点科研基地甘肃敦煌736200 甘肃莫高窟文化遗产保护设计咨询有限公司甘肃敦煌736200

土遗址夯筑支顶加固外观多以目测评价协调性,受观测者主观影响较大.因此,量化评价已成为土遗址加固效果评价的关键问题,其中色度是重要的量化指标.为有效提高夯筑支顶体表面色度检测的准确性与科学性,通过检测不同颜色比例混合土试样的... 详细信息

土遗址夯筑支顶加固外观多以目测评价协调性,受观测者主观影响较大.因此,量化评价已成为土遗址加固效果评价的关键问题,其中色度是重要的量化指标.为有效提高夯筑支顶体表面色度检测的准确性与科学性,通过检测不同颜色比例混合土试样的色度,确定人体能认别土体色差ΔE的极限为3.62~4.08,提出了色度差界限ΔE=4为土遗址夯筑支顶体色差质量控制临界值.通过现场测试发现,露天光线、边缘漏光、测试点凸凹不平均影响测试结果;光照环境与边缘漏光影响极小,当检测位置凹陷深度大于5 mm、面积大于50 mm 2时,色度检测将出现较大偏差.为此本研究提出了夯土遗址色度检测的限定条件,为土遗址规范化保护提供理论和技术支撑.

关键词：土遗址色度光照环境加固效果质量控制

基于平均梯度的大幅壁画拼接图像清晰度评估研究

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计算机与数字工程 2024年第4期52卷 1173-1179页

作者：安慧莉王志明刁常宇敦煌研究院敦煌736200 敦煌研究院国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心敦煌736200 南京理工大学南京210094 浙江大学杭州310058

图像拼接技术(Image Splicing)是数字图像处理的关键技术之一,在大幅壁画采用正射散点(Orthophoto Scatter-ing)的方法采集后,通过图像拼接技术形成大幅壁画数字图像,为确保拼接图像与原始拍摄图像的质量偏差在可控范围内,需对壁画图像... 详细信息

图像拼接技术(Image Splicing)是数字图像处理的关键技术之一,在大幅壁画采用正射散点(Orthophoto Scatter-ing)的方法采集后,通过图像拼接技术形成大幅壁画数字图像,为确保拼接图像与原始拍摄图像的质量偏差在可控范围内,需对壁画图像清晰度进行评估。论文采用平均梯度(Average Gradient,AG)算子对图像清晰度进行计算分析,并设计了大幅壁画拼接图像清晰度评估流程;通过划分梯度的方式来表征局部图像清晰度层次,对壁画图像清晰度进行递增和递减运算,得出壁画原始拍摄图像清晰度真值,通过对不同洞窟体积、建筑结构、壁画面积和壁面曲率壁画原始图像平均梯度值计算,确定了壁画原始图像平均梯度值的区间;提出了拼接融合图像平均梯度值的获取方法。以莫高窟第172窟大幅壁画数字图像为例,开展评价函数计算实验,分析比对原始图像平均梯度值与拼接融合图像清晰度值的差异,实验结果表明:平均梯度算子作为客观评价指标,在壁画拼接结果的清晰度评估方面具有可行性。

关键词：莫高窟壁画数字化技术图像拼接技术清晰度平均梯度

莫高窟第172窟北壁建筑图像的三维数字化呈现

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文物保护与考古科学 2022年第1期34卷 79-86页

作者：许丽鹏吴健俞天秀丁晓宏敦煌研究院文物数字化研究所甘肃酒泉736200 国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心(敦煌研究院) 甘肃酒泉736200 古代壁画保护国家文物局重点科研基地(敦煌研究院) 甘肃酒泉736200 甘肃省古代壁画与土遗址保护重点实验室(敦煌研究院) 甘肃酒泉736200

莫高窟第172窟北壁的建筑图像是敦煌壁画中最具盛唐建筑风格的典型代表作。本研究以探索敦煌壁画中二维建筑图像三维数字化呈现的方法为目标,以第172窟北壁中央的前殿图像为例,综合利用史料文献和实证材料,进行基于有限数据资料与结构... 详细信息

莫高窟第172窟北壁的建筑图像是敦煌壁画中最具盛唐建筑风格的典型代表作。本研究以探索敦煌壁画中二维建筑图像三维数字化呈现的方法为目标,以第172窟北壁中央的前殿图像为例,综合利用史料文献和实证材料,进行基于有限数据资料与结构逻辑推导的推测性研究,并集成运用图像处理软件(Adobe PhotoShop、Adobe Illustrator)和三维建模软件(SketchUp、Rhino),建立了第172窟北壁中央前殿的三维彩色模型,实现了壁画中的建筑图像从二维到三维的虚拟转变,相对科学、客观地再现了壁画中的建筑形象。通过3D打印等快速成型技术和虚拟投屏等展示利用手段,深度挖掘技术成果价值,扩展了壁画遗产的价值阐释与展示深度,带给观者超现实的空间体验。

关键词：数字化技术三维建模唐代建筑莫高窟172窟

墓葬壁画中蛋清胶结材料的热裂解-气质联用分析

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应用化学 2023年第4期40卷 562-570页

作者：赵金丽于宗仁苏伯民国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心敦煌736200 甘肃省敦煌文物保护研究中心敦煌736200

选取距今约1000多年、五代十国时期规模最大的江苏南京南唐二陵壁画为研究对象,采用热裂解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)分析技术,在对蛋清标准样品测试条件进行优化的基础上,评估了8种无机矿物颜料(方解石、铅丹、赭石、朱砂、石青、... 详细信息

选取距今约1000多年、五代十国时期规模最大的江苏南京南唐二陵壁画为研究对象,采用热裂解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)分析技术,在对蛋清标准样品测试条件进行优化的基础上,评估了8种无机矿物颜料(方解石、铅丹、赭石、朱砂、石青、石绿、雌黄和雄黄)对蛋清裂解产物的影响,建立了针对墓葬壁画中蛋清鉴别的Py-GC/MS分析方法。文物样品的分析结果表明,壁画地仗和灰浆中均有加入蛋清作为胶结材料,同时使用酶联免疫吸附测定(ELISA)验证了Py-GC/MS分析结果,进一步说明Py-GC/MS是一种针对墓葬壁画中蛋清成分可靠的分析方法,为墓葬壁画有机胶结材料的研究提供了方法借鉴。

关键词：墓葬壁画蛋清热裂解-气质联用无机颜料酶联免疫吸附测定