基于扫描电镜图像和微观渗流模型的云冈石窟砂岩风化特征分析

作者：汪军; 徐金明^*; 龚明权; 王亚磊

来源：水文地质工程地质, 2021, 48(06): 122-130.

DOI：10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202101022

• 云冈石窟
• 砂岩风化
• 数字特征参数
• 孔喉连接

风化作用、岩石微观结构、岩石微观渗流特性定量关系的研究是石窟文物有效保护的重要基础,砂岩风化作用严重影响了岩体上石窟文物的有效保护。本次研究使用扫描电镜(SEM)获得云冈石窟不同窟体砂岩的微观图像,根据图像增强和图像分割技术得到了岩石中颗粒和孔隙的数字特征参数,从微观角度建立了反映孔喉连接特性的渗流模型,得到了不同窟体岩石的局部水力传导系数,分析了数字特征参数、水力传导系数、风化作用之间的关系。结果表明,风化作用对石窟砂岩微观结构具有很大影响;砂岩孔隙平均长轴长度大小对应的风化程度分别是全风化或强风化、中等风化、微风化或未风化,长度分别为大于40μm、25～35μm、15～25μm;风化程度越高、水力传导系数越大,随着风化程度的增高、水力传导系数的范围为1×10-9～1×10-4 cm/s;水力传导系数与孔喉尺寸、孔喉连通性密切相关;孔喉半径比增大时、水力传导系数也增大。

• 单位
  上海大学; 山西大同大学