北石窟寺作为中国甘肃陇东地区规模最大的石窟群,无论是在佛教艺术还是在丝绸之路文化交流与传播方面都是不可或缺的宝贵遗产,尤为重要的是它承载着历史文化信息,具有极高的历史、艺术、科学和社会价值,然而历经千年的北石窟寺在自然环境变化和人类活动的影响下风化严重,亟待研究保护。本文基于对国内外砂岩风化研究文献的梳理,针对北石窟寺崖体砂岩风化现状,调查分析其赋存环境和病害特征,在对该地区砂岩分类的基础上研究比较两种砂岩基本性质的异同,着重模拟北石窟寺地区气候特征设置边界条件,开展7组环境耦合模拟室内风化模拟试验,采用多种手段监测试验过程中砂岩试样的变化规律,定性和定量分析变化特征,借助层次分析法计算多种劣化作用权重,探究北石窟寺崖体砂岩风化机理。主要结论如下:（1）北石窟寺以白垩系砂岩为基座,上覆黄土,地区内地下水来源多且丰富;季风特征明显,温湿度环境变化剧烈,降水量大于400mm,复杂多变的气候条件为北石窟寺崖体砂岩风化提供了条件,崖体砂岩风化速率较快,表面风化病害广泛分布且种类繁多,如孔洞状风化、表面泛盐、表面粉化剥落、鳞片状起翘与剥落等,严重影响了北石窟寺崖体砂岩造像的安全性和观赏性。（2）北石窟寺砂岩按砂粒颗粒级配可划分为中粒和细粒砂岩,两者在微观结构和宏观性质方面均存在差异。细粒砂岩颗粒较小,胶结物以钙质为主,泥质为辅,胶结方式以基底式为主,胶结程度较好,孔隙数量较少,孔隙直径较小且连通程度差;而中粒砂岩颗粒较大,仅存在少量泥质胶结物,胶结方式以接触式为主,胶结程度极差,孔隙率高且直径较大。相对中粒砂岩而言,细粒砂岩密度、比重较大,吸水性较弱,声波各向异性较差,前者单轴抗压强度和弹性模量仅为后者的10-15%,后者纵波波速约为前者的1.5倍。总体而言,中粒砂岩软化性强,抗风化性弱,更易受自然环境风化的影响。（3）北石窟寺砂岩试样在7组环境耦合模拟室内风化模拟试验中的劣化表现各不相同,共同点是表面较粗颗粒掉落而呈现差异性风化,表面硬度下降,表层空隙率和连通空隙体积增大,波速下降和色差增大;不同点是各组风化岩样衰减程度和速率不同,除水盐和水热盐循环外,其他风化岩样体积呈增大趋势且表面差异性膨胀。（4）借助层次分析法（AHP）分析得出7种风化作用对于北石窟寺崖体砂岩表面产生风化的影响大小,依次为水热盐循环,水盐循环,饱和冻融循环,干湿循环,非饱和冻融循环,高低湿循环,温湿度循环。对7种风化作用的总权重进行两两比较,分析得出三种风化影响因子（盐、水、温度）中盐分对砂岩风化影响最大,其次为水,温度影响最小。另外,水的存在形式与砂岩抗风化性有关,液态水对砂岩的风化影响大于气态水;砂岩含水率和遭受的风化作用强度呈正比例关系;砂岩饱水时增添温度因素可显著减弱抗风化性。该结论有效验证了室内风化模拟试验对比结果。（5）高低湿循环下砂岩所处的相对湿度环境反复剧烈变化,破坏了平衡状态,砂岩在循环应力作用下产生了局部永久性累积损失,尤其当环境的相对湿度长期较高时,砂岩抗风化性会减弱;温湿度循环下砂岩内部矿物本身在变温作用下出现热胀冷缩效应,在循环往复的作用下颗粒之间的拉压作用不断转换,导致颗粒间的联结减弱和内部裂隙不断扩展;干湿循环下砂岩主要受水岩化学作用的影响,如水解作用、氧化作用和水化作用;非饱和冻融循环和饱和冻融循环下砂岩表层空隙水结冰相变,冻胀现象导致砂岩内部产生较大的拉应力,引起砂岩颗粒间挤压和相对错动,同时砂岩原有微裂隙在冻胀作用下出现扩展,非饱和冻融循环主要作用于表面和浅表面,而饱和冻融循环冻胀作用力更强,影响深度范围更大;水盐循环下砂岩表面部分砂粒受硫酸盐溶解和结晶膨胀循环往复而脱落,硫酸盐溶解及离子交换所产生的SO42-氧化生成的酸性溶液溶解了大量钙质胶结物,产生的Ca SO4溶液过饱和时产生的压力大于砂岩体抗拉强度;水热盐循环下砂岩遭受冻融和水盐循环的复合作用,前者为后者创造了更大的作用空间,同时后者扩大了前者的作用效果。