石窟寺遗址在我国分布广泛,按照石窟洞窟的开放形式可分为摩崖式、半开敞式和封闭式等几种类型,其中前两者不仅会受到外界环境频繁波动的影响,还会受到阳光的直接照射。太阳辐射作为外界环境中的主要热源,当施加在佛像等文物表面上时会通过增加表面与内部温度差而引起材料的热膨胀,在材料之间的约束下产生温度应力。当温度应力超过材料抗力极限时就会导致文物的损坏,破坏文物价值、加速文物老化。本文基于石窟寺类遗址的病害与劣化研究,对麦积山石窟的半开敞洞窟第3窟进行了现场调研,设计了针对性的补充监测方案,分析了麦积山地区及第3窟的环境。然后针对其面临的太阳直射问题建立数值分析模型,进行洞窟保存环境的模拟和评估,确定了太阳辐射引起温差变化的波动阈值。最后,对比分析和评估了现状、现状遮阳及复原后两种保护措施的洞窟保存条件,进而优化了遮阳方案的设计思路。基于以上研究,本研究的主要结论如下:（1）病害调研和监测结果表明,第3窟处于半室外条件,其窟体围护结构对外界的环境温度和相对湿度的冲击起到了一定程度的缓冲作用,但未能使窟内佛像免于直射阳光的影响。整体上,第3窟佛像的病害呈现出愈靠窟体外侧愈多、愈严重的空间特征。（2）模拟评估结果表明,太阳高度角的变化是影响佛像表面太阳辐射接收量的关键因素。由于窟檐有限的遮挡作用,下部的全年直射小时数和总太阳辐射量均最大,比中部和上部分别多990和1672个小时,辐射量则为1.8倍和2.5倍。相应地,温度应力也呈现相似规律,即上部最小,下部最大,泥塑应力最大值达到20.68 k Pa,分别为中部和上部的1.1倍和1.35倍,即应力引起的风险更大。（3）温度应力的阈值基于材料的抗拉强度确定。以表面泥塑粘土材料的最小抗拉强度10 k Pa作为其温度应力的极限,反推材料温度差极限,即当内外温度差超过6.11 Co/cm时,就可能造成温度应力引起的破坏。泥塑表面温度应力超过阈值次数最多的部位位于下部,达到312小时,相比上部11次高28.4倍,比中部87次高3.59倍。即下部面临着更高频率、更大程度的拉应力破坏。（4）基于对第3窟现状遮阳与复原形制的模拟和对比分析得出,两种保护措施在很大程度上都减小了窟内文物表面的温度应力（仅原状下部减小程度相对较小）。综合考虑下现状进行遮阳在工程难度等方面优于复原方案,但具体的遮阳方案应进行科学的设计并评估其对内部文物的影响后实施。（5）温度应力风险控制的本质是减小或消除太阳辐射。考虑到其影响的周期性,推荐采用可调节遮阳保护,并在非影响期关闭/拆除。既减小对风貌的影响,又满足文物保护要求。此外,通过简化二维模型建立一维风险监测预警模型,并与遮阳措施相结合,强化遗产地的风险监测与应对能力。本研究从石窟寺室外或半室外环境中的佛像劣化出发,通过本体监测与数值模拟,探讨窟体挑檐现状条件下佛像表面太阳辐射、温度、含水量的变化规律,并以温度应力为表征,明确太阳辐射热作用对泥塑的破坏作用,以材料强度为应力阈值,提出温度差异或变化的建议值,为遗产监测和风险预警提供参考。通过对比现状遮阳条件、复原状态和现状的窟内保存条件的评估,探讨保护措施的有效性,为太阳照射主导的环境调控提供指导。全文约8.8万字,图206幅,表31幅。