龍山童子寺遺址佛閣區(qū)病害及成因分析

谷俊杰 申喜旺 朱建龍 孫 博

(1.蘭州大學(xué)西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000； 3.中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

龍山童子寺遺址佛閣區(qū)病害及成因分析

谷俊杰1,2申喜旺3朱建龍1,2孫 博3

(1.蘭州大學(xué)西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000； 3.中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

結(jié)合童子寺遺址所處的地質(zhì)情況和環(huán)境特征，調(diào)查佛閣區(qū)所面臨的病害類型及特征，對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行調(diào)查分析，并對(duì)其病害治理提出相應(yīng)的建議，為進(jìn)一步開展遺址保護(hù)工作提供依據(jù)。

童子寺遺址,遺址病害,病害成因

1 童子寺遺址概述及所處的地質(zhì)環(huán)境

龍山童子寺遺址位于太原市西南25 km的龍山北峰，包括佛閣區(qū)遺址、寺院遺址、北齊石窟及唐代石窟。佛閣區(qū)遺址，佛閣后接摩崖敞口式大龕，龕內(nèi)為無量壽佛、觀世音、大勢(shì)至菩薩三尊像，風(fēng)化十分嚴(yán)重，只能看出造像的輪廓。佛閣前有中國現(xiàn)存最早的高達(dá)5.03 m的北齊燃燈石塔。

1.1地形地貌與氣候條件

龍山童子寺坐落于太原市西南25 km的龍山北峰，位于呂梁山脈支系，海拔約1 180 m，112°25′38″E，37°44′15″N。南、北、西三面與呂梁山脈相銜接，東臨太原盆地，地貌形態(tài)類型為山地，地層巖石大部分由石炭系、二疊系及三疊系的砂巖、泥巖、頁巖所組成。

童子寺位于太原市晉源區(qū)。晉源區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季濕熱多雨，冬季干燥寒冷。一年中，1月份最冷，月平均氣溫大約為零下6 ℃；6月份～7月份最熱，平均氣溫有23.3 ℃。而一年的平均降雨量為456.8 mm，且主要集中在夏季，平均蒸發(fā)量為1 915 mm，其中5月份的蒸發(fā)量最高。

1.2工程地質(zhì)條件

佛閣區(qū)在構(gòu)造單元上位于晉中斷陷盆地西部斷裂帶的西側(cè)，窯頭東西向斷裂帶的西部影響帶，地層產(chǎn)狀NW300°∠7°～14°。

1.3水文地質(zhì)條件

童子寺遺址地下水以裂隙水分布為主，同時(shí)分布有少量的孔隙水。龍山裂隙水主要存在于基巖風(fēng)化殼和地層砂巖的風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙和成巖裂隙中。龍山孔隙含水巖層為松散巖類，地下水賦存于巖石碎屑和松散沉積物的孔隙中。

2 遺址存在的主要病害

童子寺遺址佛閣區(qū)發(fā)育的主要病害為危巖體病害、不穩(wěn)定邊坡、砌墻結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、水害以及生物病害。受裂隙和結(jié)構(gòu)面切割，崖體上部巖體破碎，危巖體發(fā)育，局部巖石已經(jīng)崩塌；崖體中部區(qū)域?yàn)橥临|(zhì)邊坡，已出現(xiàn)局部坍塌；崖體底部為佛閣區(qū)護(hù)墻，暴鼓病害發(fā)育，坍塌嚴(yán)重；佛閣區(qū)北墻、南墻以及東墻暴鼓病害同樣發(fā)育，局部區(qū)域已經(jīng)坍塌；崖頂存在大的匯水面，降雨可以順裂隙下滲或直接對(duì)崖面進(jìn)行沖刷，水害作用明顯；佛閣區(qū)域植被茂盛，生物病害作用明顯。

2.1危巖體病害

童子寺佛閣區(qū)危巖體主要分布在崖體上部區(qū)域，陡崖巖層中普遍發(fā)育分布著NS向的兩組水平層理面，切割和影響了巖體的完整性和連續(xù)性。巖層中以近乎垂直向的卸荷裂隙最為發(fā)育，受裂隙和層理面切割，在崖壁上形成了大小不一的危巖體。危巖體的形態(tài)以塊狀為主，其次為楔形[4-7],見圖1。

2.2不穩(wěn)定邊坡

童子寺遺址佛閣區(qū)崖體中部區(qū)域?yàn)槎盖屯临|(zhì)邊坡，寬約12.5 m，高約8.5 m，面積約為106.25 m2，坡角約為67°。邊坡表層結(jié)構(gòu)疏松，已經(jīng)出現(xiàn)了局部垮塌，給佛閣區(qū)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，見圖2。

2.3砌墻結(jié)構(gòu)失穩(wěn)

佛閣區(qū)底部護(hù)墻為砌墻結(jié)構(gòu)，暴鼓病害發(fā)育，坍塌嚴(yán)重；佛閣區(qū)北墻、南墻以及東墻暴鼓病害同樣發(fā)育，局部區(qū)域已經(jīng)坍塌,見圖3。

2.4水害

在佛閣區(qū)崖體頂部存在匯水區(qū)(見圖4)，降水時(shí)面流及滲水對(duì)造像本體及所依附的巖體所造成的危害，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1)崖頂部植被茂盛，大氣降水后，滯留的水分將沿著崖壁漫流，表水沿裂隙下滲，不斷弱化危巖體與母巖的粘聚力，產(chǎn)生一定的靜動(dòng)水壓力；同時(shí)，充足的水分為植被提供了良好的生存條件，植被根系的根劈作用使得原有裂隙進(jìn)一步擴(kuò)大，從而形成惡性循環(huán)，最終形成危巖體，危及崖體穩(wěn)定性。滲水沖蝕危巖體底部的軟弱夾層形成巖腔，加速危巖體的變形破壞。

2)大氣降水沿裂隙下滲至造像處沿裂隙方向以點(diǎn)線狀出露，在造像周邊裂隙面可見到白色線條狀或云朵狀滲水痕跡，部分滲水痕跡已延伸到文物造像本體，對(duì)文物產(chǎn)生較為嚴(yán)重的危害。

3)水在滲流循環(huán)過程中會(huì)產(chǎn)生水汽，水汽順著微裂隙進(jìn)入到石窟內(nèi)，會(huì)改變石窟原有的濕度，從而對(duì)文物造成危害；同時(shí)在滲水運(yùn)移過程中，水分會(huì)將巖體中的可溶性硫酸鹽帶到巖體和文物表面，這些可溶鹽會(huì)對(duì)文物造成嚴(yán)重的“隱形”破壞，不易察覺，但后果嚴(yán)重。

4)在潮濕空氣及裂隙滲水等長期作用下，為苔蘚等植物的生長提供了良好的生長環(huán)境，同時(shí)有些部位苔蘚大面積死亡霉變，呈條帶狀，斑點(diǎn)狀覆蓋在佛像體上，嚴(yán)重影響佛像體的觀賞性。這種苔蘚覆蓋及霉變現(xiàn)象在各個(gè)石窟當(dāng)中均普遍存在，在東側(cè)崖體上的造像顯得尤為嚴(yán)重，佛像體均不同程度的被苔蘚及苔蘚霉變覆蓋。

2.5生物病害

童子寺遺址佛閣區(qū)位于太原市晉源區(qū)，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，降雨充沛，植被茂盛，生長區(qū)域覆蓋整個(gè)崖壁區(qū)域，類型以灌木和藤本科植物為主,見圖5。

在佛閣區(qū)崖體頂部和周邊，灌木的根系較為發(fā)達(dá)，對(duì)巖石根劈作用較大，同時(shí)也是面流滲入巖體內(nèi)的通道。在佛閣區(qū)崖體中上部，藤本科植物生長茂盛，附著在巖體表面，產(chǎn)生的腐殖質(zhì)腐蝕、分解巖體，降低巖體強(qiáng)度。

3 病害成因分析

3.1危巖體發(fā)育成因

大佛閣造像區(qū)所在山脊近南北走向，整個(gè)造像分布在坐西朝東的陡崖上，崖體發(fā)育有卸荷裂隙、層理軟弱面、裂隙和差異風(fēng)化形成的巖腔，這些裂隙和構(gòu)造面相互組合相互切割，局部形成塊狀、楔形狀、長柱狀危巖體。再加上雨水的沖刷侵蝕和植被的根劈作用，使得裂隙不斷擴(kuò)大，其發(fā)達(dá)的根系也成為滲水的通道，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)空氣潮濕，使巖體存在苔蘚和霉菌，這樣惡性循環(huán)造成危巖體較為發(fā)育。

3.2不穩(wěn)定邊坡成因

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，邊坡的出露層為粉土，大氣降水易沿垂直節(jié)理迅速入滲，同時(shí)上露土體飽水后質(zhì)量增加，抗剪強(qiáng)度降低，在前緣臨空的情況下，易形成潛在滑動(dòng)面，從而造成滑坡。

3.3砌墻結(jié)構(gòu)失穩(wěn)原因

童子寺遺址佛閣區(qū)從2002年進(jìn)行第一次發(fā)掘開始到現(xiàn)在，已經(jīng)歷經(jīng)多次發(fā)掘工作。發(fā)掘時(shí)間較長，由于遺址保護(hù)工作難度大，再加上雨水、植物和自然風(fēng)化等作用造成了建筑遺址墻體的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

3.4水害成因

童子寺遺址佛閣區(qū)崖頂原有排水溝已經(jīng)廢棄，匯水面積較大，約為308.83 m2，在雨季時(shí)，崖頂匯集的雨水會(huì)順著上下貫通的構(gòu)造裂隙和卸荷裂隙滲漏，對(duì)崖體巖石產(chǎn)生沖刷、溶蝕作用，從而破壞著巖體的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還為崖體上的灌木和植被提供了適宜的生存環(huán)境。

3.5生物病害成因

藤本科植物生長茂盛，會(huì)附著在巖體表面，甚至是蔓延到文物本體，待其腐爛后形成的腐殖質(zhì)會(huì)與巖石中的不穩(wěn)定礦物發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而腐蝕、分解巖體，最終導(dǎo)致巖體強(qiáng)度降低。灌木根系發(fā)達(dá)，其根劈作用會(huì)使裂隙不斷擴(kuò)大，同時(shí)發(fā)達(dá)的根系也會(huì)成為滲水的通道，導(dǎo)致頂部面流可以直接順著通道滲入巖體，從而加快了巖體侵蝕速率[8-10]。

4 建議

1)由于佛閣區(qū)崖體巖體裂隙較為發(fā)育，危巖威脅到文物本體的長久保存，要盡快加固，防止突發(fā)事件給文物帶來致命破壞。各危巖體根據(jù)不同區(qū)域、不同的發(fā)育特征，采用不同的加固措施。危巖加固主要采用錨固、裂隙注漿、砌補(bǔ)等措施相結(jié)合的方法進(jìn)行治理。

2)對(duì)佛閣區(qū)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)墻體進(jìn)行加固，對(duì)暴鼓病害區(qū)域進(jìn)行拆砌歸安，對(duì)坍塌區(qū)域砌塊進(jìn)行整理。由于童子寺遺址佛閣區(qū)主要涉及到北齊及唐代遺存，考古發(fā)掘尚未完成，因此，在對(duì)佛閣區(qū)砌墻加固的過程中遵循可逆性及可識(shí)別性的原則，對(duì)墻體進(jìn)行分類治理。

3)崖頂文物區(qū)域外沿設(shè)置截排水溝，將地表水引至遠(yuǎn)離文物本體的一側(cè)，同時(shí)在匯水區(qū)設(shè)置臨時(shí)防護(hù)棚，將雨水導(dǎo)入排水溝，避免形成面流對(duì)崖壁進(jìn)行沖刷；對(duì)崖體發(fā)育裂隙進(jìn)行注漿封堵，杜絕地表水下滲。

4)童子寺遺址佛閣區(qū)崖體頂部植被生長茂盛，可以根據(jù)植物類型進(jìn)行分類治理，對(duì)附著于文物表面的藤本科植物進(jìn)行清除，對(duì)遺址區(qū)域的灌木進(jìn)行修剪，降低植物高度。

5 結(jié)語

童子寺遺址對(duì)于研究北朝至隋唐時(shí)期寺院的形制布局以及佛教史具有重要的價(jià)值。遺存至今，破壞嚴(yán)重，病害發(fā)育，對(duì)其進(jìn)行加固保護(hù)迫在眉睫。因此對(duì)危巖體病害、不穩(wěn)定邊坡、砌墻結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、水害和生物病害等主要病害要在保證崖體整體穩(wěn)定和文物安全的前提下，依據(jù)其成因進(jìn)行設(shè)計(jì)加固、治理，合理有效的治理病害，延長珍貴文物保存時(shí)間。

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ThediseasesandtheanalysisoncausesofFogeareainTongziTempleruinsofLongshanMountain

GuJunjie1,2ShenXiwang3ZhuJianlong1,2SunBo3

(1.KeyLaboratoryofMechanicsonDisasterandEnvironmentinWestChina,Lanzhou730000,China； 2.CollegeofCivilEngineeringandMechanicsLanzhouUniversity,Lanzhou730000,China； 3.NorthwestResearchInstituteCo.,Ltd,ofChinaRailwayEngineeringCorporation,Lanzhou730000,China)

Combined with the geological conditions and environmental characteristics of the Tongzi Temple ruins, the article mainly investigates the types and characteristics of the diseases faced by the Foge area, investigates and analyzes the causes of the disease, and puts forward the corresponding suggestions for the disease management, and provides the basis for the further development of the site protection.

Tongzi Temple ruins, the disease of ruins, the cause of the disease

1009-6825(2017)28-0069-03

2017-07-23

谷俊杰(1997- )，男，在讀碩士

P642

A