岩画保护研究：岩石力学和热力学分析结果

一、花山岩画物理力学性质测试

按照国家标准《工程岩体试验方法标准》（GB／T50266—1999），对花山岩画区的岩石物理性质、含水特性等进行了分析测试。

表3-4为花山立壁灰岩的物理性质试验成果。岩石的饱和密度为2.66～2.71g／cm3，饱和吸水率为0.086%～0.247%。由此可见，花山灰岩的岩石结构致密，有效孔隙率低。

表3-4 花山岩画岩石的物理性质测试结果

岩石的抗压、抗拉及抗剪切实验采用英国进口的Instron-3146型电液伺服材料试验机进行测试。

表3-5为花山立壁灰岩的力学性质试验成果。岩石的单轴抗压强度测试结果为：风干样品的抗压强度为184～254.4MPa，饱和抗压强度为113.4～170.9MPa，软化系数为0.67～0.84。因此，花山灰岩属于坚硬岩。

另外，对试样进行了抗拉和抗剪切实验，抗拉测试结果为4.5～4.8MPa，抗拉强度约为抗压强度的3%。岩石的摩擦角为40°～46°，黏聚力为13～24MPa。

表3-5 花山岩画岩石的力学性质指标

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二、花山岩画岩石及石钟乳的热力学性质测试

表3-6～表3-8为立壁灰岩和各种石钟乳的热学性质试验成果。由测试结果可知：灰岩剥落体的导热系数最高，为0.893W／m·K；灰岩的导热系数为0.605～0.780W／m·K；石钟乳的导热系数较低，为0.231～0.490W／m·K。灰岩和石钟乳的比热均随温度的升高而增大。在相同的温度下，灰岩的比热低于石钟乳，而在高温情况下尤其如此。灰岩和石钟乳的热膨胀性均较差，灰岩的热膨胀性低于石钟乳。

表3-6 花山岩画岩石的导热系数与比热

表3-7 花山岩画岩石的线性热膨胀率

表3-8 岩石的热学性质指标

注：R的计算公式为R=（Li-L0）／Li×（ti-t0）。