岩体表面温度及环境温度对比分析

7.5.1　岩体表面温度及环境温度对比分析

岩体表面温度与监测点附近环境温度密切关联。为分析二者关系，选取2010年12月7日—2010年12月14日温度监测数据对二者变化规律进行分析（图7.19）。该图为大气温度与岩体表面温度的动态监测成果。据此分析环境大气温度和岩体表面温度的动态变化规律，可以得出如下结论。

（1）对大气温度与岩体表面温度进行相关性分析，可知二者正相关，相关系数为0.891 3。大气温度和岩体表面温度的动态过程基本趋于一致，岩体温度的峰值和大气温度的峰值基本同步，或者表现为岩体温度的峰值稍有滞后特征。其中二者波峰滞后最长可达2h，波谷滞后最长可达4h。

（2）大气温度与岩体温度均呈现24h的周期性变化。在一个周期内，大气温度变幅最大可达24.1℃，岩石表面温度变幅最大可达21.2℃。云冈石窟的大气日夜温差波动较大，崖壁岩体处于变化剧烈的温度场中。

图7.19　2010年12月7日—12月14日大气温度与岩体表面温度变化曲线图

（3）在12月7日～14日期间，测得的最高大气温度为10.4℃，最低值为－17.2℃。崖壁最高温度为18.4℃，最低温度为－6.9℃。其中岩石表面分别在11、12、13、14日有处于0℃以下的时段，在7天内经历了4次冻胀作用。

（4）岩体表面温度整体要高于大气温度，在12：30到14：30，岩体温度明显高于大气温度。7：00～14：30阶段，大气温度和岩体温度一般均表现为上升趋势，而由于崖壁西晒，岩体表面温度上升特别迅速，温差在14：00左右出现峰值。14：00后开始缓慢下降。监测结果还表明，崖壁温度升高的主要因素是太阳西晒的热辐射，少部分来源于大气与岩体之间的热传导。

（5）该监测期内除了4次低于0℃的冻胀外，岩体在白天温度较高受热膨胀，夜晚温度较低冷缩。经年日久的热胀冷缩以及冻胀作用是岩体强度劣化的一个重要原因。