麦积山石窟坐落于甘肃省天水市麦积区,是世界文化遗产地和全国重点文物保护单位。麦积山石窟寺为建造于崖体上洞窟式的寺院遗迹,始凿于十六国时期,遗存包括佛教窟龛遗迹、以及周边相关的佛寺和佛塔。石窟所在地区为秦岭西端侵蚀性低山丘陵区,以白垩系地层为主,岩性主要为砖红色-紫红色厚层块砾岩夹砂砾岩和含砾泥岩。麦积山窟区属暖湿带半湿润季风气候,渗水问题历来受到学者专家关注,但洞窟内部水汽凝结与文物风化的关系目前尚处于探索阶段。本文基于物理学中大气水分膜状凝结原理,采用温湿度记录仪自动适时监测窟内外空气温湿度,红外热成像仪监测洞壁温度,分析了水汽凝结机理和窟内水汽凝结时空分布特征。监测发现窟内出现了洞壁温度低于露点温度的情况,达到水汽凝结的条件。全年凝结持续期为6-10月,最高达121天,夏季是水汽凝结的主要时期。一昼夜中水汽凝结主要发生在15:36-17:24和21:00-次日9:00时段。在空间分布上,洞窟内部进深越大,距洞窟地面越近,水汽凝结程度越严重。根据现场监测结果,结合室内砂砾岩颗粒吸湿平衡试验,对石窟水汽凝结病害预防措施进行了探讨。研究成果可为麦积山石窟凝结病害治理提供新思路。具体研究分为以下四方面:(1)通过现场监测点采集的空气温湿度数据,分析洞窟内外及内部不同位置的温湿度分布特征,建立空气温湿度与水汽凝结现象之间的联系。(2)运用物理学中大气水分膜状凝结原理,从洞壁表面凝结过程物理模型分析水汽凝结机理。比较洞壁表面温度与露点温度的大小关系,判断水汽凝结过程是否发生。结合现场监测结果,分析窟内水汽凝结病害的时空分布特征。(3)利用饱和盐溶液法室内开展砂砾岩颗粒吸湿平衡试验,研究不同粒径砂砾岩在不同温湿度条件下的平衡含湿率。确定适宜于描述砂砾岩颗粒吸湿平衡过程的数学函数模型,反映砂砾岩颗粒平衡含湿率与空气相对湿度之间的关系。(4)根据水汽凝结形成机理和判断依据,从洞壁温度、露点温度两方面着手,对石窟水汽凝结病害预防措施进行了探讨,为石窟凝结病害治理设计方案提供参考。