物探方法在清東陵裕陵文物保護(hù)工作中的應(yīng)用

【摘 要】由于清東陵裕陵地宮墻壁不斷的出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，在保證不對(duì)裕陵造成破損的前提下，為查明滲水原因，工作中選擇高密度電阻率法、地震映像及探地雷達(dá)三種物探方法，分別對(duì)裕陵進(jìn)行詳細(xì)勘查，為地宮滲水修繕保護(hù)工程提供了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)并為今后物探方法在文物保護(hù)工作中的應(yīng)用提供了一定的借鑒。

【關(guān)鍵詞】清東陵裕陵；高密度電阻率法；地震映像；探地雷達(dá)；結(jié)語(yǔ)

1清東陵裕陵

清東陵位于河北省遵化縣境內(nèi)，是我國(guó)現(xiàn)存規(guī)模最大、體系最完整的帝王后妃墓群。2000年被正式列入世界文化遺產(chǎn)名錄。

其中裕陵地宮精美的佛教石雕令人嘆為觀止，被譽(yù)為“石雕藝術(shù)寶庫(kù)”和“莊嚴(yán)肅穆的地下佛堂”，是研究佛學(xué)和雕刻藝術(shù)難得的實(shí)物資料。

然而，孫殿英的盜墓不僅把墓內(nèi)寶物冼劫一空也使裕陵地宮遭到嚴(yán)重破壞。

裕陵地宮陸續(xù)開(kāi)展了多次維修保護(hù)工作，如在墓道下口處打滲水井，進(jìn)行明排以解決地宮積水問(wèn)題，但地宮墻壁不斷的出現(xiàn)滲水現(xiàn)象沒(méi)有得到徹底解決，地宮內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)、壁畫、石雕等均遭受到不同程度的破壞，為裕陵地宮的長(zhǎng)久保護(hù)埋下了極為嚴(yán)重的安全隱患。為查明滲水原因，在保證不對(duì)裕陵造成破損的前提下，選擇高密度電阻率法、地震映像及探地雷達(dá)三種物探方法，分別對(duì)裕陵的寶頂、啞巴院及地宮內(nèi)進(jìn)行詳細(xì)勘查，為地宮滲水修繕保護(hù)工程提供了設(shè)計(jì)依據(jù)[1]。

2高密度電阻率法

高密度電阻率法抗干擾能力強(qiáng)、野外布設(shè)方法簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)采集快速精準(zhǔn)，對(duì)地下空洞、斷裂裂隙的查明都有很好的效果，能夠獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)地球物理信息。本次儀器選用的是WGMD-5A測(cè)量系統(tǒng)[2][3]。

2.1裕陵寶頂測(cè)量

結(jié)合裕陵似圓形形狀特點(diǎn)，采用“米”字形布線方法，布設(shè)高密度測(cè)線4條。采用裝置：溫納裝置，供電電壓：180V，點(diǎn)距1m，排列長(zhǎng)度60～80m。

從插圖2-2可以看出，1-1’剖面深度在0～2m處，沿測(cè)線方向視電阻率較高，阻值為300～500Ω·m，其中40～50m視電阻率相對(duì)稍低，阻值為260～300Ω·m。地宮正上方相對(duì)較薄為2m左右，靠近菏葉溝側(cè)風(fēng)化殼相對(duì)較厚為3m左右，此現(xiàn)象為裕陵寶頂表面一層風(fēng)化殼剝蝕程度不同所致。深度2～6.5m夯土層呈現(xiàn)相對(duì)較低的高阻，阻值為160～260Ω·m。深度6.5m以下沿測(cè)線方向17～24m、30～42m為相對(duì)較低的低阻，阻值為110Ω·m。其對(duì)應(yīng)的地宮位置為名堂券和金券，可推斷此處深度6.5m以下為阻值相對(duì)較低的大理石；中間24～30m為中高阻，其對(duì)應(yīng)的地宮位置為二層門洞券到三層門洞券，可推斷此處的夯土層一直延伸到16m左右。裕陵寶頂其它3條測(cè)線反演結(jié)果，2-2’剖面：直地宮長(zhǎng)度方向的兩側(cè)為阻值相對(duì)較高的夯土，地宮正上方夯土層較薄，隨深度增加為大理石。3-3’剖面：地宮的兩側(cè)為阻值相對(duì)較高的夯土，地宮正上方夯土層較薄，隨深度增加為大理石。4-4’剖面：地宮的兩側(cè)為阻值相對(duì)較高的夯土，地宮正上方夯土層較薄，隨深度增加為大理石。

2.2啞巴院測(cè)量

啞巴院布設(shè)高密度測(cè)線3條。

從插圖2-4可以看出：整體視電阻率較低，阻值為23～86Ω·m，視電阻率梯度變化較小。表層有一層3m左右厚低阻松散土層，下面為阻值稍高一點(diǎn)均勻土層，阻值為56～86Ω·m。其它6-6’線，整體視電阻率較低，阻值為23～62Ω·m，視電阻率梯度變化較小。沿測(cè)線方向兩邊阻值較低，阻值為23～33Ω·m，中間阻值稍高，阻值為33～46Ω·m。整體視電阻率呈現(xiàn)東高西低，可以推測(cè)地下地形呈現(xiàn)東高西低趨勢(shì)；7-7’線：整體視電阻率較低，阻值為17～95Ω·m，視電阻率梯度變化較小。60～80m出現(xiàn)局部高阻，阻值為54～95Ω·m，主要為啞巴院門口石砌路面。

3地震映像

地震映像方法其原理是對(duì)振動(dòng)測(cè)量及波速測(cè)試等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)處理。能在有效的深度內(nèi)檢測(cè)出地下空洞及斷裂裂隙的存在，彌補(bǔ)高密度不能埋設(shè)電極的不足，且兩種方法達(dá)到互相驗(yàn)證的效果。本次儀器為WZG-24工程地震儀，工作采用地震映像為點(diǎn)距1m，炮檢距10m。分別在寶頂、馬道、啞巴院布設(shè)11條測(cè)線[4]。

由墻壁測(cè)量結(jié)果可以看出，隧道券前段和后段墻壁砌磚方式有所不同，波形較為均勻完整。沿測(cè)線方向深度1.51～3.02m出現(xiàn)一條由深變淺的扭曲波形，推測(cè)墻壁內(nèi)部砌磚造成界面。罩門券墻壁波形出現(xiàn)明顯分層，推測(cè)表面為大理石，厚度為1.2m左右；內(nèi)部為另一種材質(zhì)約3m厚。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)物探以上三種方法對(duì)裕陵各個(gè)位置勘查，可以看出，高密度電阻率法取得的效果較為理想；地震映像對(duì)于塌陷、沉降及錯(cuò)斷效果明顯；探地雷達(dá)對(duì)于淺層勘查效果較好且沒(méi)有破壞性。

綜上推測(cè)裕陵地宮滲水主要原因：

1、啞巴院視電阻率10～100Ω·m，相對(duì)寶頂較低。推測(cè)水通過(guò)啞巴院滲透穿過(guò)散水下4m低阻土層，通過(guò)地宮墻壁磚縫滲透地宮內(nèi)部。

2、通過(guò)高密度勘查，寶頂四周靠近女兒墻的部位阻值相對(duì)較低，可能該處為下坡段，風(fēng)化殼剝蝕較嚴(yán)重，水通過(guò)該段滲透直到地宮。

3、水通過(guò)女兒墻與夯土接觸界面滲透到地宮內(nèi)。

上述三種物探方法測(cè)量不僅為地宮滲水修繕保護(hù)工程提供了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)，也為今后物探方法在文物保護(hù)工作中的應(yīng)用提供了一定的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]《河北清東陵裕陵地宮滲水修繕工程病害勘察報(bào)告》周鳳魁等遼寧有色勘察研究院，2014

[2]《城市工程地球物理探測(cè)規(guī)范》（CJJ7-2007）

[3]《電阻率剖面法技術(shù)規(guī)程》DZ/T0073-93

[4]《淺層地震勘查技術(shù)規(guī)范》DZ/T0170-97

[5]《鐵路隧道襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)規(guī)程》TB10223-2004

作者簡(jiǎn)介：

楊鐵軍（1965年-），男。1987年畢業(yè)于昆明工學(xué)院地質(zhì)系礦產(chǎn)勘查專業(yè)，高級(jí)地質(zhì)工程師，現(xiàn)任地質(zhì)勘查院院長(zhǎng)。