花山巖畫巖體開裂機(jī)理統(tǒng)計分析

趙　莽，方　云，程　邦，王　凱

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北武漢　430074)

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花山巖畫巖體開裂機(jī)理統(tǒng)計分析

趙莽，方云，程邦，王凱

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北武漢430074)

摘要：巖體開裂是危害花山巖畫最嚴(yán)重的病害，會對巖畫造成毀滅性的破壞。為制定有效的灌漿加固措施，在對巖體開裂成因及影響因素分析和現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上，做了統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：1)巖畫區(qū)共有418處開裂病害，開裂巖體以風(fēng)化開裂體為主，占69%，且構(gòu)造開裂體的厚度大于風(fēng)化開裂體；2)構(gòu)造開裂體的鈣質(zhì)、鈣質(zhì)與泥質(zhì)共同充填比例為78%，高于風(fēng)化開裂體的52%；3)構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙的張開度均以小于6mm為主，可知當(dāng)張開度大于6mm時，開裂體將發(fā)生剝離掉塊；4)風(fēng)化開裂體的危險性I級、Ⅱ級所占的比例為57%和22%，小于構(gòu)造開裂體的64%和27%，但風(fēng)化開裂體多發(fā)育于巖畫存在部位，易出現(xiàn)開裂和掉塊，破壞更大；5)構(gòu)造開裂體的厚度較大、裂隙連通性好、危險等級高，而風(fēng)化開裂體厚度較薄、裂隙貫通性差、危險等級較高。本研究結(jié)果可為開裂巖畫巖體灌漿加固及后期修復(fù)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：花山巖畫；巖體開裂；風(fēng)化開裂體；構(gòu)造開裂體；張開度

0　引　言

花山巖畫繪刻于廣西壯族自治區(qū)寧明縣明江右岸陡崖峭壁巖體上。據(jù)14C測定，距今已有1680～4200年的歷史，巖畫規(guī)模宏大，面積達(dá)8000m2，是壯族先民馱越人巫術(shù)活動的遺跡。巖畫以人、動物、兵器，船等圖像形式存在，具有重要的文化、歷史、藝術(shù)和科學(xué)價值，于1988年被國務(wù)院公布為全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位[1-4]。

但在自然地質(zhì)營力幾千年長期作用下，花山巖畫產(chǎn)生了嚴(yán)重的地質(zhì)病害，如巖畫顏料褪色脫落、崩落掉塊、片狀或鱗片狀剝落、巖體開裂、溶蝕、滲水、生物風(fēng)化等，導(dǎo)致部分巖畫已模糊不清[1，5，6]。在各種病害中，巖體開裂會導(dǎo)致巖畫剝落掉塊，破壞巖畫的完整性及其歷史價值，對巖畫的長期保存具有一定的威脅，因此針對巖體開裂的具體情況，應(yīng)制定合理的灌漿加固方案。本研究在對花山巖畫巖體開裂病害現(xiàn)場勘查的基礎(chǔ)上，對其開裂成因、機(jī)理及影響因素進(jìn)行了分析，同時對巖體開裂的形成機(jī)理進(jìn)行了統(tǒng)計分析，為灌漿加固及后期修復(fù)提供了理論依據(jù)。

1　巖畫巖體開裂病害概況

1.1巖體開裂病害現(xiàn)狀

巖體開裂是指巖畫立壁巖體受各種裂隙交切、外力擾動、水鹽破壞等綜合因素影響，導(dǎo)致巖體表層片狀、塊狀開裂但未完全剝落的現(xiàn)象[1](圖1)。此類病害多發(fā)生在巖石紋理較為發(fā)達(dá)的沉積巖質(zhì)的石質(zhì)文物表層。根據(jù)裂隙的形成機(jī)制，可以將開裂巖體分為風(fēng)化開裂體和構(gòu)造開裂體。另外，開裂面積的比率不同，危害程度也不同，開裂體在重力作用下隨時可能發(fā)生剝落、垮塌破壞，嚴(yán)重威脅著花山巖畫的長期保存，是危害最嚴(yán)重的病害。

圖1　開裂巖體現(xiàn)狀Fig.1　Status of cracking rock

1.2巖體開裂成因分析

對花山巖畫造成直接影響的斷層包括走滑斷層F1和分支斷層F2，在地質(zhì)歷史演變過程中，因斷層兩盤的相對運(yùn)動，斷盤的巖石形成構(gòu)造裂隙。同時，巖層早期形成的原生結(jié)構(gòu)面，經(jīng)后期卸荷與溶蝕作用，形成眾多的層面裂隙。構(gòu)造裂隙與層面裂隙的相互切割及裂隙和斷層的組合關(guān)系，是導(dǎo)致巖體開裂、脫落的主要原因(圖2)。

圖2　構(gòu)造裂隙和層面裂隙分布圖Fig.2　Distribution map of tectonic and bedding fissure

1.3巖體開裂的影響因素及機(jī)理分析

1.3.1影響因素花山巖畫巖體開裂的主要影響因素為風(fēng)化作用。首先，巖畫巖體受溫差作用和干濕交替的影響，巖體表層因物理風(fēng)化產(chǎn)生大量的風(fēng)化裂隙，使巖體變得疏松，導(dǎo)致主巖的力學(xué)性能改變，使巖石沿風(fēng)化裂隙開裂剝落，且滲水的存在也加劇了巖體的物理風(fēng)化作用。其次，水與巖畫附著巖體中的礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造遭到破壞，成分發(fā)生改變，產(chǎn)生各種溶蝕裂隙，破壞巖體穩(wěn)定性，加劇了巖石的開裂剝落。最后，由于巖畫巖壁上生長的灌木、雜樹等植物的根劈作用，使裂隙加寬，加劇了開裂剝落病害，其對開裂病害影響最大。

1.3.2開裂機(jī)理巖體開裂是由于巖石表面的溫差應(yīng)力超過了巖石的抗拉強(qiáng)度所引起的。反復(fù)的干濕和風(fēng)化作用會導(dǎo)致巖體表層的抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步降低，當(dāng)巖體表層抗拉強(qiáng)度衰減至低于巖石表面的溫差應(yīng)力時，巖石表層就會脹裂，產(chǎn)生片狀開裂，進(jìn)一步則產(chǎn)生剝落。另外，水汽導(dǎo)致的濕漲和干縮也對巖體的開裂剝落起到一個推動的作用。

2　巖體開裂病害調(diào)查統(tǒng)計內(nèi)容及方法

本次調(diào)查研究將工作區(qū)域(約825m2)由左到右、由上至下分為A、B、C、…、K區(qū)等區(qū)(圖3)。主要對以下內(nèi)容做了詳細(xì)研究：

1) 各區(qū)開裂體幾何尺寸，包括開裂體的長、寬及厚度等幾何參數(shù)，其中巖體的開裂厚度是利用聲波測試法中聲波脈沖的傳播途徑與聲時的關(guān)系得到，并通過將開裂體形狀進(jìn)行現(xiàn)場投影，計算其投影面積，即得巖體開裂面積；依次對病害區(qū)進(jìn)行開裂病害統(tǒng)計、描述、彩繪及整體拼接，可得到整個區(qū)域巖體開裂病害的分布情況及特征。

2) 對裂縫的開口方向進(jìn)行了劃分，包括上開口、下開口和近水平向開口三種類型。

3) 因裂隙的寬度是研究巖體開裂病害嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)之一，為滿足后期裂隙灌漿的要求，對裂隙的最大寬度進(jìn)行實測，并對裂隙中的充填物進(jìn)行觀察，將其分為：無充填物、鈣質(zhì)充填、泥質(zhì)充填等三種類型。

4) 根據(jù)裂隙的成因，對開裂體的類型進(jìn)行現(xiàn)場判斷及統(tǒng)計，主要分為構(gòu)造開裂體和風(fēng)化開裂體。構(gòu)造裂隙是巖體在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的，其分布不均勻，但貫通性較好，在空間上具有一定的方向性，一般與區(qū)域的構(gòu)造線方向一致，且其連續(xù)性較好；而風(fēng)化裂隙使巖體在外營力作用下所形成的，僅賦存于巖體表面的風(fēng)化帶中，其分布較為均勻，連通性較差，裂隙延伸較短，方向紊亂，連續(xù)性差，向巖體內(nèi)部逐漸閉合。

5) 因局部微地形是控制開裂巖體的重要因素，故對開裂體的發(fā)育的局部微地形進(jìn)行統(tǒng)計分析，分為：平面、上下凸出、左右凸出及凹進(jìn)等四種情況。

6) 在現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上，對開裂體危險等級進(jìn)行了分類，根據(jù)開裂巖體裂口面積與開裂巖體總面積之比(假定該比值為A)作為判斷指標(biāo)，按照以下標(biāo)準(zhǔn)來判斷開裂巖體的穩(wěn)定程度[7]：a)當(dāng)A≥1/2時，則為Ⅰ級不穩(wěn)定；b)當(dāng)1/3

圖3　巖畫研究區(qū)病害調(diào)查分區(qū)圖Fig.3　Survey chart of rock art research area

3　結(jié)果與討論

3.1巖體開裂病害基本情況

3.1.1巖體開裂病害分布特征巖體開裂病害分布情況及特征如圖4和圖5所示。由圖可知，整個區(qū)域共發(fā)育有418處開裂巖體病害，總面積達(dá)25.70m2，約占調(diào)查區(qū)域面積的3.11%；在各分區(qū)中， J、 I、 D區(qū)最為嚴(yán)重， E、 K、 H區(qū)較為嚴(yán)重，B、C區(qū)相對病害較少。其中J區(qū)98處，占病害總數(shù)量的23%，病害面積8.45m2；I區(qū)82處，占20%，病害面積4.85m2；D區(qū)73處，占17%，病害面積4.36m2。

圖4　開裂巖體病害區(qū)域分布Fig.4　Regional distribution of cracking rock disease

圖5　開裂巖體病害分布比例Fig.5　Distribution ratio of cracking rock disease

3.1.2厚度與面積分布特征巖畫巖體的開裂形態(tài)極不規(guī)則，主要分為片狀開裂和塊狀開裂，其中片狀開裂有322處，塊狀開裂96處；巖體的開裂面多呈平面，其開裂厚度(最大開裂深度)大小不一，主要在1～50mm之間，其中最大厚度值為300mm，最小厚度為1mm，平均厚度30.23mm(圖6)。

圖6　開裂巖體厚度Fig.6　Thickness of cracking rock

巖體開裂的面積較小，均在0.2m2以下，最大面積為0.19m2，最小面積僅為0.0018m2，平均面積為0.05m2(圖7)。

圖7　開裂巖體面積Fig.7　Area of cracking rock

3.1.3裂隙張開度和充填物分布特征調(diào)查發(fā)現(xiàn)，巖體開裂的開口方位不固定，以自上而下開裂為主，占55%；裂隙開口的最大寬度在1～30mm之間，平均最大寬度為4.34mm，其內(nèi)部的充填物主要以鈣質(zhì)充填和泥質(zhì)充填為主，其中鈣質(zhì)充填有162處，泥質(zhì)充填的有30處，兩者兼有的69處。此外，還發(fā)現(xiàn)少數(shù)裂隙內(nèi)部有動物巢穴存在的情況(圖8和圖9)。

圖8　開裂巖體裂隙最大寬度Fig.8　Maximum width of cracking rock

圖9　裂隙開口方位和充填物情況Fig.9　Opening position and filling condition of cracking

為分析泥質(zhì)充填物的來源，取泥質(zhì)充填物進(jìn)行礦物成分分析，其分析結(jié)果見表1和圖10，結(jié)果表明：泥質(zhì)充填物的主要成分為方解石，以鈣質(zhì)為主，其次為石英，占25%，而粘土礦物的含量只有5%，可知其物質(zhì)來源為雨水的面流和裂隙的滲水。

表1　裂隙泥質(zhì)充填物XRD結(jié)果

圖10　裂隙泥質(zhì)充填物XRD衍射結(jié)果圖Fig.10　XRD diffraction results chart of fractured shale filler

3.1.4局部微地貌分布特征及危險性等級不同的地貌形態(tài)，巖體的開裂程度也大不相同，大部分是順裂隙面或山體面的平面開裂，共有217處，占58%。上下凸起開裂和左右凸起開裂分別為69處和75處，其主要位于山體突出部分；在地形較為凹洼處開裂則相對較少，僅為11處；在開裂巖體中，有231個Ⅰ級不穩(wěn)定，占總數(shù)的59%，108個為Ⅱ級不穩(wěn)定，占24%，79個Ⅲ級不穩(wěn)定，占17%(圖11)。

圖11　開裂巖體局部微地貌與危險性等級Fig.11　Local micro landform and hazard level of cracking rock

3.1.5開裂巖體的分類根據(jù)裂隙的成因，開裂巖體主要分為構(gòu)造開裂體和風(fēng)化開裂體，其分布情況見表2和圖12，可知，開裂類型以風(fēng)化開裂為主，有256處，總面積達(dá)16.01m2，占69%，構(gòu)造開裂則占31%。

表2　構(gòu)造開裂與風(fēng)化開裂

圖12　構(gòu)造與風(fēng)化開裂百分比Fig.12　Percentage of structural and weathering cracking

3.2構(gòu)造開裂體統(tǒng)計分析

3.2.1厚度與面積分布特征構(gòu)造開裂體的厚度因受局部構(gòu)造裂隙的影響，相對要大，最大厚度可達(dá)300mm，最小僅為2mm；厚度范圍主要集中在1～3cm和3～6cm兩個區(qū)間，分別占總體的26.72%和28.45%；其次，為6～9cm范圍，占總體的17.24%，而相對較厚的開裂體(9～21cm)也有一定分布，占總體的14.66%；較薄開裂體(<1cm)的數(shù)量相對較少，約為10%?？偟恼f來，由于地質(zhì)構(gòu)造因素形成的開裂體，大部分厚度為1～9cm，占總體的70%以上(表3)。

構(gòu)造開裂體面積相對較小，范圍值為0.01～0.2m2；其中，在面積為0.03～0.06m2范圍內(nèi)的開裂體數(shù)量最多，達(dá)到了34.23%，小于0.09m2的開裂體數(shù)量的累計百分比為67.57%；同時，可以看出構(gòu)造開裂體在各尺寸范圍內(nèi)均有一定分布，主要是因為構(gòu)造裂隙的出現(xiàn)具有一定的隨機(jī)性，故其分布較為均一(表4)。

表3　構(gòu)造開裂巖體的厚度

表4　構(gòu)造開裂體的面積統(tǒng)計表

3.2.2裂隙張開度與充填物分布特征構(gòu)造裂隙張開度的統(tǒng)計結(jié)果見表5和圖13，可知，其張開度主要集中于0～3mm與3～6mm，分別占39.13%和38.26%，且張開度小于12mm的總數(shù)占89.57%，而大于12mm的僅占20.43%，同時也有個別構(gòu)造裂隙的張開度達(dá)到30mm；裂隙主要開口方向為近水平向，與研究區(qū)內(nèi)發(fā)育陡傾裂隙相對應(yīng)，占53%。

裂隙內(nèi)部的充填物主要為鈣質(zhì)，占52%。其次是泥質(zhì)與鈣質(zhì)共同充填，占29%。鈣質(zhì)充填表明該類裂隙曾遭受了滲水的影響，且構(gòu)造裂隙自身聯(lián)通性較好，裂隙間相互貫穿有利于滲水的發(fā)生。另外有3%為泥質(zhì)充填，其形成原因主要與雨水面流及揚(yáng)塵等作用有關(guān)。從現(xiàn)場調(diào)查看，有16%的開裂體裂隙基本比較干凈，無充填物，這些裂隙連通性差，受滲水作用不強(qiáng)，故充填物較少。

表5　構(gòu)造開裂體的張開度

圖13　構(gòu)造開裂體開口方向與裂隙充填物Fig.13　Opening position and fracture filling of structural cracking rock

3.2.3局部微地貌分布特征及危險性等級構(gòu)造開裂體的局部微地貌分布特征及危險性等級如圖14所示。由圖14可知，大部分構(gòu)造開裂體位于上下或者左右凸起的部位，所占比例分別為30%和35%，兩者的總和為66%。而位于相對平整部位的比例為31%，主要原因是在構(gòu)造裂隙相互切割的交叉部位，往往構(gòu)造應(yīng)力較為集中，且構(gòu)造劣化作用較為強(qiáng)烈，其巖體容易產(chǎn)生微觀破損；同時，巖畫巖壁因斷層錯動形成后，崖壁外臨空，導(dǎo)致凸出部位的水平應(yīng)力損失，在高大山體壓力作用下，凸出部位往往處于受拉的應(yīng)力場作用下，易于張拉開裂；同時，在凹陷部位巖體雖然應(yīng)力場也會產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，但是受壓狀態(tài)大于受拉狀態(tài)，且凹陷部位受太陽直射較弱，相對開裂體較少。

構(gòu)造開裂體的危險性等級處于I級的占了64%，Ⅱ級為27%，兩者之和為91%。相對于風(fēng)化開裂體而言，構(gòu)造裂隙的貫通性要好于風(fēng)化裂隙，容易產(chǎn)生剝離掉塊，危險程度更大。

圖14　構(gòu)造開裂體的局部微地貌與危險性等級Fig.14　Local micro landform and hazard level of structural cracking rock

3.3風(fēng)化開裂體統(tǒng)計分析

3.3.1厚度與面積分布特征風(fēng)化開裂體的厚度與面積統(tǒng)計結(jié)果如表6和表7所示。由統(tǒng)計結(jié)果可知，風(fēng)化開裂體的厚度介于1～90mm，其厚度范圍主要在40mm以內(nèi)，占總數(shù)的84.38%，超過40mm的數(shù)量較少，而構(gòu)造開裂體的厚度在10～90mm之間，分布范圍較廣，主要是因為巖體表面風(fēng)化厚度往往有限，巖體在自然營力作用下形成的風(fēng)化裂隙主要分布于巖體的表面，與受地質(zhì)構(gòu)造作用形成的裂隙面性質(zhì)顯著不同。

風(fēng)化開裂體中小面積數(shù)量所占比例較高，在0.01～0.03m2區(qū)間內(nèi)的占33.06%，但在尺寸相對較大的范圍內(nèi)分布頻率很低，可能是因為風(fēng)化開裂一般形成一些小的薄片，其延伸范圍較小；在0.18～0.2m2內(nèi)，開裂體面積出現(xiàn)了一個峰值，主要是因在平整的崖壁上，當(dāng)環(huán)境條件一致，風(fēng)化導(dǎo)致的強(qiáng)度損失差不多的情況下，將會導(dǎo)致該平面上出現(xiàn)整體的片狀開裂，因此會產(chǎn)生一些面積相對較大的風(fēng)化開裂體。

表6　風(fēng)化開裂體的厚度

表7　風(fēng)化開裂體的面積

3.3.2裂隙張開度與充填物分布特征風(fēng)化開裂體的裂隙張開度、開口方向和充填物性質(zhì)如表8和圖15所示?？芍?，風(fēng)化開裂體的張開度在0～3mm和3～6mm兩個范圍內(nèi)出現(xiàn)峰值，這兩個尺度內(nèi)的累計百分比將近80%，表明風(fēng)化形成的開裂體，當(dāng)張開度大于6mm，易發(fā)生脫落；風(fēng)化開裂體的開口方向以近水平方向為主，占57%。

風(fēng)化開裂體裂隙中的充填物與構(gòu)造開裂體具有一定的差異性。風(fēng)化裂隙的泥質(zhì)充填(8%)大于構(gòu)造裂隙(3%)，原因是風(fēng)化開裂體的形成過程較為緩慢，且風(fēng)化作用的產(chǎn)物主要是次生的粘土礦物。而構(gòu)造裂隙形成開裂體的速度相對較快，同時構(gòu)造裂隙往往是良好的滲水通道，故泥質(zhì)充填較少；構(gòu)造開裂體出現(xiàn)鈣質(zhì)、鈣質(zhì)與泥質(zhì)共同充填比例為78%，高于風(fēng)化開裂體的52%；風(fēng)化裂隙中的無充填物比例遠(yuǎn)高于構(gòu)造裂隙，占40%，原因是風(fēng)化裂隙受暴曬、大氣污染等細(xì)微環(huán)境因素的作用，就可以形成巖體表面劣化。

表8　風(fēng)化開裂體的張開度

圖15　風(fēng)化開裂體開口方向與充填物Fig.15　Opening position and fracture filling of weathering cracking rock

3.3.3局部微地貌分布特征與危險性等級風(fēng)化開裂體的局部微地貌分布特征及危險性程度統(tǒng)計結(jié)果如圖16所示。由圖16可知，風(fēng)化開裂主要出現(xiàn)在一些局部地形相對平整的部位，約占71%，而凸起的部位僅占27%。原因是在凸凹不平的崖壁上，巖體的凸出部位或拐角處受溫差引起的溫度應(yīng)力場作用，會加速巖體表層的開裂，因此巖體開裂主要發(fā)生在局部地形凸起或太陽直射部位。對于凹陷部位，巖體開裂的可能性很小，主要是山體陡崖的自然應(yīng)力場和陽光作為主要風(fēng)化營力的現(xiàn)狀所決定的。

風(fēng)化形成的開裂體危險性等級I級、Ⅱ級所占的比例為57%和22%，小于構(gòu)造開裂體。因此，從危險性上看，風(fēng)化開裂體要低于構(gòu)造開裂體，但風(fēng)化開裂很多發(fā)生在一些相對平整的部位，而這些部位往往有大量的巖畫存在，一旦出現(xiàn)開裂和掉塊，損失會更大。

圖16　風(fēng)化開裂體的局部微地貌與危險性等級Fig.16　Local micro landform and hazard level of weathering cracking rock

4　結(jié)　論

1) 巖畫區(qū)共有418處巖體開裂病害，總面積達(dá)25.70m2；開裂體主要分為構(gòu)造和風(fēng)化開裂體，以風(fēng)化開裂體為主。

2) 構(gòu)造開裂體的厚度大于風(fēng)化開裂體。構(gòu)造開裂體的最大厚度大于3cm的占62.93%，風(fēng)化開裂體的最大厚度小于4cm的占84.38%。

3) 構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙的張開度均以小于6mm為主，說明當(dāng)裂隙張開度大于6mm時，開裂體將發(fā)生剝離掉塊。因構(gòu)造裂隙與裂風(fēng)化隙的連通性和導(dǎo)水性的差異性，導(dǎo)致構(gòu)造開裂體出現(xiàn)鈣質(zhì)、鈣質(zhì)與泥質(zhì)共同充填比例遠(yuǎn)高于風(fēng)化開裂體。

4) 構(gòu)造開裂體大部分位于上下或者左右凸起的部位，而風(fēng)化開裂體主要出現(xiàn)在一些局部地形相對平整的部位，原因是凸出部位自身應(yīng)力場處于不穩(wěn)定狀態(tài)，疊加溫度應(yīng)力場的作用，更容易形成構(gòu)造開裂體。

5) 風(fēng)化開裂體危險性等級低于構(gòu)造開裂體，但巖畫存在部位，風(fēng)化開裂體較為發(fā)育，其破壞性更大。

6) 構(gòu)造開裂體的特征為厚度較大、裂隙貫通性好、危險等級高，風(fēng)化開裂體為厚度較薄、裂隙貫通性差、危險等級較高。

本研究結(jié)果可為開裂巖畫巖體灌漿加固及后期修復(fù)提供理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯潘小倫)

收稿日期：2014-05-01；修回日期：2014-11-29

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助(40972183)

作者簡介：趙莽(1988—)，男，中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)碩士研究生，主要從事地質(zhì)工程和巖土文物保護(hù)工作研究，E-mail: 841787752@qq.com

文章編號：1005-1538(2016)02-0024-08

中圖分類號：K879.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Statistical analysis on the mechanism of cracking of the Huashan rock paintings

ZHAO Mang，F(xiàn)ANG Yun，CHENG Bang，WANG Kai

(Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China)

Abstract:Rock cracking is the most serious disease faced by the Huashan rock paintings, causing devastating damage to the paintings. In order to develop effective grouting reinforcement measures based on analysis of the causes and factors influencing rock cracking and field surveys, astatistical analysis was done. The results show that 1) the rock painting area has 418 cracks. The rock cracks are mostly (69%)due to weathering; 2) the thickness of structural cracksis greater than weathering cracks; carbonate, calcium and mud common filling ratio of structural cracking rock is 78%, higher than the weathering cracking rock 52%; 3) the apertures of tectonic fissures and weathering fissures are smaller than 6mm; when the opening is greater than 6mm, the cracking body will be stripped off the block; 4) the I and II levels of the danger due to weathering cracks is 57% and 22%, respectively, less than the 64% and 27% due to structural cracking, but weathering is more developed in the rock art area;the paintings are prone to cracking and falling; 5) because the structural cracks are thick and have good connectivity; they present a very high level of danger.The weathering cracking rocks are thinner, and have low cracking connectivity, so they have lower level of danger.

Key words:Huashan rock paintings; Rock cracking; Weathering cracking rock; Structural cracking rock; Aperture