我国历史文化悠久,文化遗产多种多样。目前已有55项列入世界遗产名录,在已公布的8批全国重点文物保护单位中,石窟数量共计283处。随着“丝绸之路”文化的发掘,以及国家“一带一路”的倡议和华夏文明传承创新的实施,对石窟寺的保护和研究已然成为重要的研究课题。石窟自开凿以来,受地层岩性和地质构造的控制,在雨水、风化营力、温湿度、地震以及人类活动等作用的长期影响下,石窟的病害发育及演变(如冲沟、崖底渗水、局部崩塌、裂隙以及风化侵蚀等)加速发展,严重威胁了石窟的结构稳定性,急需建立石窟稳定安全评估方法及相关基础理论。针对我国西北地区不同石窟寺,在现状勘察、数据统计、病害分类的基础上,对其结构病害及破坏机理进行了分析,并利用数值模拟分析方法研究石窟不同空间形制、裂隙及岩层特性等对窟体稳定性的影响,得出了其力学行为及破坏机理的规律性认识。(1)通过调研与勘测,对西北地区石窟寺窟体的建造技法、空间形制进行了统计分类。根据其破坏特征及机理,变形破坏主要有:水害、危岩体崩塌和裂隙、风化病害和人为刻化五大类。针对以上四大类变形破坏,将引起这些破坏的主要因素根据破坏机理分为:结构型、水理型、风力型及应力型变形破坏机理以及其他温度变化、可溶盐作用、人为破坏及生物作用等机理分析。(2)针对崖体破坏主控因素的不同,以克孜尔千佛洞石窟为研究对象,分析崖体发生倾倒式、滑移式、拉裂式崩塌的破坏变形模式,计算不同工况下的稳定性系数,并对影响因素进行研究;其中暴雨+地震组合条件下的危岩体大多处于不稳定状态。(3)利用有限元软件分析了石窟不同空间形制、裂隙及岩层特性等对崖体稳定性产生的影响;其中五种不同石窟形制中,中心柱窟的稳定性最强;平顶式石窟其洞窟结构稳定性最差;人字披、拱顶和覆斗顶的稳定性适中。裂隙对崖体稳定性的影响较大,当裂隙深度越长,倾角越小,崖体发育裂隙越多,洞窟稳定性越差,危岩块有被拉裂的趋势。岩层特性对石窟的周围岩体的稳定性影响很大。