石窟寺是集建筑、雕塑、壁画和佛教文化等于一体的文化艺术宝库,是我国文化遗产的重要组成部分,是中外文化交融的不断创新、繁荣和发展的见证,是中华民族的文化精神、文化胸怀和文化自信的集中展示,具有极高的历史、艺术、科学、社会和文化价值。在长期的自然因素和人类活动等的综合作用下,石窟寺发育的大量不同类型和程度病害威胁着其安全保存和长久利用,因地质条件、水文环境、气候环境差异的影响,病害类型多且机制复杂,治理由水分运移而产生的病害成为石窟寺保护长期面临的难题和挑战。本文基于对我国石窟寺赋存环境和病害特征的梳理和分析,建立了我国石窟寺水害分类体系,确定了石窟水害的主要影响因素,以甘肃省干旱环境砂砾岩石窟榆林窟、湿润环境砂岩石窟北石窟寺和库岸环境砂砾岩石窟天梯山石窟为典型代表,通过现场调查、长期监测、室内试验等手段,分析了典型石窟水害特征、围岩水分分布与变化特征,揭示了典型石窟渗水机制,提出了不同环境石窟寺的水害防治措施,并对其效果进行了评价,以期为类似石窟寺的渗水病害防治提供借鉴。本文的主要研究内容和成果如下:（1）分析了我国全国重点文物保护单位中石窟寺的气候环境、地质环境和水环境特征,我国石窟寺主要分布在年均降水量大于600mm、年均温度为10-20℃、相对湿度大于60%的区域;开凿地层涉及古生界、中生界和新生界,近一半为侏罗系和白垩系,主要岩性为砂岩、砾岩、砂砾岩和碳酸盐岩,也有泥岩、凝灰岩、大理岩和变质砂岩,甚至粉土地层等;石窟寺地貌主要包括河流阶地、冲沟崖壁、低山丘陵;受水库水位变化而形成水害的石窟涉及每一个保护级别,且环境特征和病害均有别于其他环境石窟,因此在干旱环境、湿润环境和潮湿环境的基础上提出了库岸环境这一特殊的石窟寺赋存环境类型。（2）通过现场调查和文献调查相结合的方法,调查不同环境下的50余处代表性石窟寺水害,按照病害作用方式、表现形式和病害成因,将石窟寺水害划分为2大类11小类,包括雨蚀、渗水侵蚀、凝结水侵蚀、积水浸泡、洪水冲刷、溶蚀、表面污染等水蚀原生病害和表面风化、壁画盐害、地仗层脱落、生物病害等水蚀次生病害;利用层次分析法计算影响石窟寺水害的6类20个因子,并将降水量、地下水位、围岩渗透性、凝结水、窟檐等列为主要影响因素。（3）以干旱环境榆林窟、湿润环境北石窟寺和库岸环境天梯山石窟为甘肃省代表性研究对象,借助坑探、钻探、长期监测、室内试验等手段,开展典型石窟水害特征及围岩水分特征研究。开凿于第四纪冲洪积扇上榆林河砂砾岩崖壁的榆林窟,年均降雨量72.2mm,地层成岩性差、结构疏松,水害特征为榆林窟东崖二层洞窟顶部和一层洞窟根部水害发育明显、降雨过程中6窟穹顶存在返潮湿润现象;崖体含水率为0.13-3.69%,从崖顶向下以7m为界含水率先增后减,窟壁含水率从外到内呈递增趋势。开凿于白垩纪砂岩崖壁上的北石窟寺,年均降雨量563.4mm,构造裂隙、卸荷裂隙和斜层理地层发育,水害特征为渗水-泛盐-生物病害的年内交替发育特征明显、石窟造像风化速率高;崖体含水率为0.17-2.49%,随着崖体高度的增加而降低、由表及里含水率增高,窟壁含水率表层高于内部。开凿于黄羊河水库右岸的古近纪砂砾岩岩壁上的天梯山石窟,水害特征为渗水受库水位控制明显、窟壁易溶盐存在明显富集;崖体体积含水率为1.8-18.6%、且随着崖体高度增加而减小,窟内含水率高于窟外含水率。（4）基于长期现场降雨事件监测和室内模拟降雨试验相结合的手段,发现干旱环境砂砾岩石窟榆林窟的水汽是在温度、气压和降雨的综合作用下,引起围岩内气压变化,并在气压梯度、温度梯度和含水率梯度的综合驱动下在围岩孔隙内运移,围岩水分来源为赋存于原始岩体中的水汽和周围戈壁补给的水汽;通过现场调查、含水率监测和不同方向渗透性测试,发现湿润环境北石窟寺的渗水是在雨季来临后降水沿构造裂隙、砂岩孔隙入渗岩体,并逐渐沿斜层理向窟内渗流;基于地层岩性和结构面特征调查,结合渗水规律和不同位置卸荷裂隙两侧含水率监测,查明库岸环境天梯山石窟第13窟的渗水是库水进入水位波动带内的裂隙后在静水压力、孔隙水压力作用下沿孔隙等优势通道向窟内运移。（5）结合三处典型石窟的水害特征和病害机理,构建了干旱环境榆林窟崖顶架空盖板-TPO防水技术、湿润环境北石窟寺崖面临时防雨棚技术、库岸环境天梯山石窟地面-窟壁换填降排水技术,并通过相关保护工程进行了应用,经长期观察和监测数据对比,水害防治效果良好。以上成果可为不同环境下石窟寺的水害调查、监测提供参考,首次将围岩气压作为影响因素引入石窟寺水汽运移机制的分析,科学阐述了干旱环境下低含水砂砾岩石窟围岩在环境变量作用下的水分迁移效应,提出了针对崖顶-崖面-地面的水害防治技术,可以为类似石窟的水害治理提供理论依据和技术支撑。