大足石刻卧佛造像长期暴露于自然环境中,在外界降雨、环境温度、湿度、生物等环境因素影响下形成了粉化剥落、盐结晶、片状剥落、石质残缺、空鼓、生物病害、渗水及裂隙等多种病害,另外通过调查发现现存的病害中最严重的病害为粉化剥落。因此,本文选取卧佛造像砂岩作为研究对象,对卧佛砂岩粉化剥落的病害特征及形成机理进行研究,以期对卧佛的保护提供科学依据,使其更具针对性,同时相应的研究方法和理论对整个川渝地区砂岩材质石质文物的保护具有重要的指导意义。本文通过对卧佛造像砂岩粉化剥落病害现场调查,明确了砂岩粉化剥落的范围分布和病害特征,并通过粉化剥落精细化调查,现场试样风化长期监测及室内模拟劣化试验来研究造像砂岩粉化剥落的形成机理。论文的主要结果如下:(1)卧佛砂岩粉化剥落病害特征表明,在治水前粉化剥落区域的总面积为211.36m2,治水后粉化剥落区域的总面积为130m2,跟治水前相比减少了38%。卧佛砂岩粉化剥落的病害特征宏观上表现为砂岩表层颗粒大量剥落使其表面变得“酥粉”的现象。通过对比分析粉化剥落病害典型区域治水前后的病害特征发现,治水后水渍、盐结晶、污染物等减少了很多,使粉化剥落程度降低。(2)卧佛砂岩粉化剥落精细化调查表明,地下水随着毛细水作用沿岩壁向上迁移时,表面硬度沿纵向剖面由上而下呈逐渐下降的趋势;XRD测试表明,方解石和长石含量沿纵向剖面由上而下呈减少的变化趋势,石英含量沿纵向剖面由上而下呈增大的变化趋势,风化程度沿纵向剖面由上而下呈增大的变化趋势;SEM测试表明,沿纵向剖面由上而下结构越疏松,孔隙率越大,颗粒表面剥蚀及裂隙扩展越严重。(3)卧佛砂岩现场试样风化长期监测表明,砂岩的主要破坏模式为粉化剥落,渗水位置处试样劣化程度大于相对干燥位置处。XRD测试表明,随着时间的推移,试样钾长石、斜长石、方解石、蒙脱石、伊利石和绿泥石出现了少量的流失现象,尤其是渗水位置处矿物含量降低明显,石英含量整体上增多,另外还出现了次生矿物高岭石及石膏。(4)卧佛砂岩室内模拟劣化试验表明,试样的表观特征变化主要为粉化剥落,且对层理发育试样破坏明显,易形成风化裂隙。试样的质量、表面硬度和纵波波速变化整体上随着循环周期的增加呈逐渐下降的趋势,不同的时期下降趋势不同,但在试验后期均趋于稳定。水岩相互作用影响下,砂岩表层最先开始劣化,接下来过渡到中层,最后到里层,并随着循环周期的增加,劣化加剧。相比层理不发育砂岩,层理发育砂岩更容易形成粉化剥落。酸雨循环是砂岩形成粉化剥落的最主要影响因素,其次是冻融循环,干湿循环的影响最小;砂岩劣化程度跟酸雨的pH值呈正比,pH值越大,劣化越严重。(5)卧佛砂岩粉化剥落的产生是由于矿物的溶解、层理构造、解理面、蒙脱石的影响以及外界环境因素的综合作用下产生的。外界环境因素的影响是形成砂岩粉化剥落的主要动力,其中环境温度、环境湿度、酸性降雨及毛细水是主要诱因,通过微生物分泌物、干湿循环作用及酸性降雨的溶解作用使胶结物不断流失,矿物颗粒表面不断被剥蚀,最后在冻融循环和盐分的结晶膨胀共同作用下对矿物颗粒产生次生挤压力,造成颗粒剥落,随着大量的颗粒剥落产生,砂岩表面变得“酥粉”,形成粉化剥落。