露天石質(zhì)文物病害成因的故障樹分析

王 雙 　 王 浩 　 李雨株

(中兵勘察設(shè)計(jì)研究院，北京　100053)

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露天石質(zhì)文物病害成因的故障樹分析

王 雙 王 浩 李雨株

(中兵勘察設(shè)計(jì)研究院，北京100053)

在已有露天石質(zhì)文物病害成因宏觀分析的基礎(chǔ)上，從生物病害、斷裂與缺損、表面(層)風(fēng)化、表層空鼓與裂隙等方面，對(duì)露天石質(zhì)文物的病害成因進(jìn)行了故障樹分析，建立了較為直觀的病害成因判斷方法，為工程人員后續(xù)加固工作提供依據(jù)。

石質(zhì)文物，病害成因，故障樹分析法

石質(zhì)文物是指以天然石材為基礎(chǔ)的歷史遺跡，包括石質(zhì)古跡建筑、石窟、石碑等多種類型，具有極高的史料價(jià)值和藝術(shù)價(jià)值，是一類需要長(zhǎng)期保存的特殊地質(zhì)工程。與其他材料相比，由石材制成的文物耐久性好，受環(huán)境影響較小，保存度相對(duì)完好，但隨著全球環(huán)境污染的加劇，在自然因素和人為因素的共同影響下，石質(zhì)文物(特別是露天石質(zhì)文物)正以驚人的速度產(chǎn)生病害，這些病害已經(jīng)危及文物的安全保存，影響其歷史價(jià)值和人文價(jià)值。

針對(duì)露天石質(zhì)文物病害成因的研究包括宏觀和微觀兩方面，其中宏觀研究方法主要針對(duì)不同類型的病害分析其影響原因，病害類型主要包括穩(wěn)定性病害、水的滲漏侵蝕病害和風(fēng)化病害三大類；微觀研究方法采用試驗(yàn)的方式，利用儀器設(shè)備對(duì)文物材質(zhì)及病害程度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。這兩種研究方法能夠以文字的方式較為全面地分析露天石質(zhì)文物病害的形成原因，但文物保護(hù)加固工程需要更為直觀的病害分析方法，方便工程人員能夠迅速做出病害成因判斷并采取相應(yīng)的加固方法。

故障樹是表示系統(tǒng)(或設(shè)備)特定事件(或非期望事件)與它各個(gè)子系統(tǒng)或各原部件故障之間的邏輯結(jié)構(gòu)圖[1]，故障樹分析方法簡(jiǎn)稱FTA(Fault Tree Analysis)，是將造成系統(tǒng)故障的各種因素采用可靠性框圖進(jìn)行細(xì)化分析的方法。

本文在已有露天石質(zhì)文物病害成因宏觀分析的基礎(chǔ)上采用故障樹分析方法對(duì)病害成因進(jìn)行總結(jié)，建立較為直觀的病害成因判斷方法，為工程人員后續(xù)加固工作提供指導(dǎo)。在兼顧文物保護(hù)環(huán)境及其巖石本體材質(zhì)的情況下，露天石質(zhì)文物的病害類型包括[2]：石質(zhì)文物生物病害、斷裂與缺損、表面(層)風(fēng)化、文物表層空鼓與裂隙、表面沉積與變色、不當(dāng)保護(hù)修復(fù)。本文從以上六種類型著手進(jìn)行病害成因的故障樹分析。

1　故障樹建立方法

故障樹分析方法建立故障樹步驟如下[3]：1)選擇和確定故障樹的頂事件；2)分析頂事件；3)分析輸入事件；4)建立故障樹。

2　露天石質(zhì)文物病害成因的故障樹分析

1)生物病害成因分析。生物病害主要分為以下三類：植物病害、動(dòng)物病害和微生物病害。露天石質(zhì)文物的生物病害成因故障樹分析如圖1所示。

2)斷裂與缺損成因分析。石質(zhì)文物的斷裂與缺損主要為機(jī)械損傷，一般由外部因素導(dǎo)致，露天石質(zhì)文物的斷裂與缺損成因故障樹分析如圖2所示。

3)表面(層)風(fēng)化成因分析。表面(層)風(fēng)化病害主要包括六類：表面粉化剝落，鹽晶花，表層片狀剝落，鱗片狀起翹與剝落，表面溶蝕，孔洞狀風(fēng)化。露天石質(zhì)文物的表面(層)風(fēng)化成因故障樹分析如圖3所示。

4)文物表層空鼓與裂隙成因分析。石質(zhì)文物表層空鼓與裂隙病害一般由內(nèi)外因素共同作用導(dǎo)致。露天石質(zhì)文物的表層空鼓與裂隙成因故障樹分析如圖4所示。

5)表面沉積與變色成因分析。石質(zhì)文物表面沉積與變色主要指文物表面由于各類污染物的沉積導(dǎo)致的變色現(xiàn)象。露天石質(zhì)文物的表面沉積與變色成因故障樹分析如圖5所示。

6)不當(dāng)保護(hù)修復(fù)成因分析。石質(zhì)文物不當(dāng)保護(hù)修復(fù)病害主要由人為因素導(dǎo)致。露天石質(zhì)文物的不當(dāng)保護(hù)修復(fù)成因故障樹分析如圖6所示。

3　結(jié)語

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)露天石質(zhì)文物的保護(hù)與修復(fù)事業(yè)也漸漸得到重視，作為一門新興工程技術(shù)，保護(hù)與修復(fù)露天石質(zhì)文物首先需要對(duì)其病害成因進(jìn)行深層次的直觀分析。露天石質(zhì)文物病害產(chǎn)生的原因具有復(fù)雜性和多樣性，本文以生物病害、斷裂與缺損、表面(層)風(fēng)化、文物表層空鼓與裂隙、表面沉積與變色、不當(dāng)保護(hù)修復(fù)等六種病害為例，對(duì)各病害的成因進(jìn)行了初步的故障樹分析，通過故障樹相關(guān)工程人員可以較為直觀便捷地對(duì)這六類常見病害進(jìn)行成因追溯，從而根據(jù)相關(guān)成因采取相應(yīng)的文物保護(hù)和修復(fù)措施。本文對(duì)工程人員判斷病害成因具有一定的參考和指導(dǎo)意義。

[1]史定華,王松瑞.故障樹分析技術(shù)方法和理論[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,1993.

[2]周偉強(qiáng),王永進(jìn),劉林西.石質(zhì)文物病害分類研究[A].全國(guó)考古與文物保護(hù)化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)[C].2008.

[3]高晶,孫繼銀,陶靈姣.故障樹分析法在電子設(shè)備抗電磁脈沖可靠性分析中的應(yīng)用[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī),2009,26(3):153-155,161.

On Fault Tree Analysis of reasons for diseases of open stone historical relics

Wang ShuangWang HaoLi Yuzhu

(ChinaOrdnanceIndustrySurveyandGeotechnicalInstitute,Beijing100053,China)

Based on the macroscopic analysis of the reasons for diseases of open stone historical relics, the paper undertakes the Fault Tree Analysis of the reasons for the diseases from the biological diseases, cracks and damages, weathered surface, surface layer hollow and cracks, and establishes the visual disease reason judgment methods, so as to provide some reference for the following consolidation of project staff.

geological relics, reasons for diseases, Fault Tree Analysis method

1009-6825(2016)23-0089-02

2016-06-28

王雙(1989- )，女，助理工程師；王浩(1981- )，男，高級(jí)工程師；李雨株(1989- )，女，工程師

TU-87

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