云冈石窟岩体热成像某一时刻温度场分析

8.2.2　云冈石窟岩体热成像某一时刻温度场分析

采用红外热成像技术可以比较敏感地得到岩石表面的温度分布图（附图23、附图24）。从对第10窟柱子表面风化开裂体的测试结果可以看出，破损岩体在辐射作用下，周围岩体对其缓冲作用较弱，表面容易出现能量蓄积，因此温度上升非常快。通过绘制高温范围，可以准确得到表面开裂岩体的范围。这种方法在研究片状开裂岩体时效果非常好。

以第11窟窟门上窗为中心，对该区域进行了红外热成像分析。从5月18日早上红外影像可以看出（附图25），除了洞窟外，红外图像比较均匀。从红外图像上，可以比较清楚地分辨出垂直向构造裂隙的发育。

中午的红外影像相对于早上出现明显的变化（附图26），主要体现在如下几个方面。

（1）顶部古代人工砌体与山体间不属于一个整体，岩石风化严重，形成大量松动块石，因此温度上升速度非常快，形成一条形的高温区。在局部出现相对低温部位，分析为高含水地段。另外，该古代砌体曾经出现过坍塌，20世纪曾经进行过修补，导致在顶部左侧（西侧）岩体（黄绿色）与古代砌体（白色）之间有一块红色区域。

（2）通过红外影像可以比较清楚地得到历史危岩体修补区，据此可以分析历史上岩体的坍塌范围，为分析现代危岩体的发育和预测未来危岩体范围提供依据。在监测范围内，崖壁的坍塌破坏主要为第11窟上窗与下部门之间的岩体。该处小型洞窟发育，应力集中，导致大块岩体破坏，历史上采用混凝土进行过修补。混凝土的温度明显高于砂岩的温度，形成一个高温白色区。另外在红外影像照片左下角，为第12窟采用黑色凝灰岩进行修补的区域。该岩石颜色较深，容易吸热导致温度升高非常快，形成一局部相对高温区。关于修补体的识别，可详细参见附图27。因此，通过温度场分析，也可以分析历史修补期次、材料等。

（3）从现有危岩体的识别上看，红外影像技术可以比较迅速地识别小型松动块体。例如，在第11窟窟门顶部发育松动岩体，红外影像上出现比较明显的环形高温区，与该处危岩体的分布吻合（附图26）。这类危岩体典型的如图片中的D、E、F。在第11窟上窗两侧均为相对孤立的垂直受力柱，现在已经明显开裂破坏。从红外影像成果上看，C、D区高温分布与破裂体范围一致。A区为一典型的顺结构面滑动的松动体，目前破坏比较严重。稳定性低的部位，正是高温分布区。

因此，通过升温过程的红外影像成果，结合现场调查，可以辅助识别历史坍塌部位、历史坍塌修补体及现有浅层危岩体的发育，为提前、远距离识别石窟危岩体的分布提供了比较好的手段。