自然条件下石窟岩石裂缝宽度的变化规律OA北大核心CSTPCD

以北京周口店猿人洞遗址侧壁上的钙质胶结砾岩为研究对象,通过12个岩石测缝计连续7年监测数据和周边环境监测数据的统计分析,得出自然条件下石窟岩石裂缝的变化规律。研究表明:(1)自然条件下,岩石裂缝宽度呈现出季节性、周期性变化规律,采用适宜于非平稳季节的差分自回归滑动平均模型(autoregressive integrated moving average model,简称ARIMA模型)对裂缝宽度进行预测,其中ARIMA(2, 1, 1)模型的拟合精度最高。(2)岩石裂缝宽度与环境温度、湿度呈负相关性关系,与环境温度的相关性明显高于湿度;岩石裂缝宽度变化滞后于环境温度和湿度的变化,与温度的滞后相关性高于湿度,与温度的滞后时间远小于与湿度的滞后时间。(3)岩石裂缝宽度与环境温度的相关性及滞后相关性程度为常温>高温>低温>极端低温;滞后时间为极端低温>低温>高温;周边环境相对湿度越稳定,它们的相关性越高。(4)相同温度下,岩石裂缝宽度随时间呈缓慢增长趋势,近似呈指数增长或指数渐近式分布。(5)环境温度相同条件下,湿度越稳定,岩石裂缝宽度随时间的增长越缓慢;天然状态下,环境温度越低,岩石裂缝宽度随时间的增长越快。该研究成果有助于深入了解石窟岩石裂缝在自然条件下的扩展规律,为温带季风气候地区岩石古遗址、石窟、石刻等的预防性保护提供了裂缝变化的参考依据。