岩体风化是工程建设，特别是长期暴露在自然地质环境中的岩土工程遇到的重要工程地质问题，是边坡、危岩、坝基、文物保护等众多赋存于天然地质体中的岩土工程的最基础性研究课题之一，具有十分重要的科学意义。本文以石质文物保护工程为研究背景，以云冈石窟砂岩岩体作为研究对象，探究石雕岩体长期受到自然环境风化作用而产生的劣化进程。首先在地质调查和现场监测数据的基础上，分别开展了仿夏季环境下不同水化学溶液与干湿交替耦合作用岩石的劣化试验，和仿冬季环境不同初始含水率冻融循环作用岩石的劣化试验，运用宏观与微观相结合的试验分析方法，得到了岩石的物理力学特性和微细观结构特征的变化规律，分析了劣化效应的形成微宏观机制;然后依据现场石雕岩体表面温度场的监测数据，反演热力学边界条件并建立有限元模型，对立柱和崖壁岩体在环境因素循环变化下发生的热一力和热一水一力耦合作用进行了数值模拟分析;最终将现场调查成果、试验结论、数值模拟结果三者相结合，分析不同风化因素作用下云冈石窟砂岩的劣化机理。论文的主要研究工作及获得的有益成果如下:　　(1)分析了云冈石窟所处地区的自然地质环境特点，归纳了云冈石窟现场风化病害的主要特征，得到了区域地质环境条件对风化病害的主要影响因素为:内因是自身岩性;外因是温度、水以及酸。　　(2)依据冬季云冈地区气候特点，考虑岩体含水量处于波动状态这一实际情况，开展了砂岩在不同初始含水率（饱和度）状态下冻融循环劣化特性试验研究。通过对10个不同含水率状态下岩石经过不同冻融循环次数作用试验，全面分析了其破坏形式、强度、变形特性和微细观结构劣化特征。研究结果表明:随着循环次数的增加，岩样单轴抗压强度、纵波波速降低，孔隙率增大;但是当饱和度小于70％时下降幅度较小;当大于70％时，才出现明显的降低。在此基础上，提出了云冈砂岩冻融损伤破坏的饱和度“阈值”。　　(3)依据云冈地区夏季环境特点，结合当地气候酸雨条件，开展了硫酸水溶液(pH=4.0)、石窟水溶液（pH=6.36）以及蒸馏水溶液(pH=7.0)这三种不同的水化学溶液与干湿交替耦合作用下云冈砂岩的劣化特性试验研究，分析了干湿循环及酸性溶液作用对砂岩质量、吸水性、波速、单轴抗压强度、应力一应变曲线等宏观物理力学特性的影响规律。通过微观试验手段，得到了干湿循环及酸性溶液对云冈砂岩微细观结构和组分的影响效应。　　(4)以云冈表面岩体温度监测数据为基础反演热力学边界条件，进行了环境温度变化对立柱岩体风化作用影响的热一力耦合分析，得出了环境温度变化越快，温度梯度越大，石雕岩体受到的热应力越大的结论。　　(5)考虑石窟崖壁与周围环境的热交换作用以及孔隙水压力对流热交换条件，以不同月份的崖壁岩体监测数据为初始边界条件，对崖壁表面岩体进行了热一水一力耦合初步分析，直观的表现了崖壁表层岩体随温度变化内部产生的附加热应力变化和分布情况。　　(6)将现场调查成果、监测数据、室内劣化试验结论和数值模拟结果相结合，对云冈砂岩的劣化机理进行了综合分析，初步探清了环境温度变化、冻融作用、酸性水化学环境、可溶盐结晶和干湿交替这五个综合因素对云冈砂岩的劣化进程，发现了多因素综合作用相比于单一因素作用更加剧了石窟岩体的劣化。