云岡石窟保護面臨的困境及解決途徑

杜之巖，江 姝，王金華

（復(fù)旦大學(xué)文物與博物館學(xué)系，上海 200433）

1 云岡石窟保存突出問題的分析

公元460年，在曇曜高僧的策劃、主持下，依據(jù)武州山開鑿洞窟、雕刻造像，營建“曇曜五窟”——“高者七十尺，次六十尺，雕飾奇?zhèn)ィ谟谝皇馈盵1]，掀開了云岡石窟近70年的營造史，同時也是我國中原及南方地區(qū)石窟寺營建的肇端。此后，佛教石窟寺藝術(shù)在我國繁盛延續(xù)千余年，奠定了云岡石窟在我國石窟寺營建史上不可比擬的地位。營建之初，除了洞窟內(nèi)精美絕倫、色彩絢麗的雕像外，山崖外立面也雕造了千佛、摩崖石刻、瑞獸、仿木構(gòu)件，并建造了寺廟建筑，氣勢恢宏,《水經(jīng)注》載：“山堂水殿，煙寺相望，林淵錦鏡，綴目新眺?！? 500余年間，云岡石窟歷經(jīng)多次兵燹損毀及風(fēng)雨侵蝕，破壞嚴(yán)重，但現(xiàn)存的石窟造像依然絢爛多彩，精美的雕刻藝術(shù)和深厚的歷史文化，感人至深。

中華人民共和國成立后，國家高度重視云岡石窟保護工作，實施多項專項保護工作，效果顯著。尤其是20世紀(jì)60年代，以云岡石窟巖體開裂失穩(wěn)及風(fēng)化破壞問題為主要治理對象，開展了科學(xué)保護示范研究工作，其科研成果不但支撐了云岡石窟的科學(xué)保護，也對我國石窟寺保護工作起到了示范和引領(lǐng)作用。但因云岡石窟地質(zhì)與自然環(huán)境條件復(fù)雜，云岡石窟保護仍面臨眾多困境，關(guān)鍵技術(shù)仍未取得突破，眾多突出問題依然威脅石窟寺的安全保存，保護形勢依然十分嚴(yán)峻。

云岡石窟損毀破壞最為顯著的是小型洞窟與石雕像，以及崖壁外立面石雕像、大型洞窟后壁面石造像，而且其殘損破壞狀態(tài)的趨勢仍在持續(xù)發(fā)展，至今尚未找到有效的治理方法和防治技術(shù)。目前，云岡石窟迫切需要解決的突出問題，主要體現(xiàn)在以下3個方面。

1.1 云岡石窟外立壁巖體及其雕刻的殘損破壞

云岡石窟開鑿之初，石窟寺都建造有寺院建筑，“鑿石開山，因巖結(jié)構(gòu)，真容巨壯，世法所稀，山堂水殿，煙寺相望”[2]，石窟寺的外壁及其石刻、石雕像因為保護設(shè)施（寺廟建筑）的遮蔽而得到很好的保護。但北魏后期的“六鎮(zhèn)起義”、北周武帝滅佛、遼金及清初戰(zhàn)亂等事件，導(dǎo)致云岡石窟的保護性寺廟建筑多次被損毀。很長時間里，云岡石窟處于自然荒廢狀態(tài)，外立壁及其石刻、石雕像暴露在風(fēng)雨冰雪侵蝕下，逐漸被風(fēng)化作用破壞。目前，外立壁巖體及其雕刻表層呈現(xiàn)鱗片狀與片狀開裂、片狀空鼓現(xiàn)象十分突出，并處于破壞進程加快的狀態(tài)（圖1）。針對石窟外立壁巖體及其雕刻風(fēng)化破壞，防治或預(yù)防的關(guān)鍵技術(shù)還未取得突破，故無法實施有效的防治或預(yù)防。

圖1 云岡石窟外立壁巖體及其石刻鱗片狀開裂破壞（來源：作者自攝）

1.2 云岡石窟大型洞窟后壁巖體及其雕像受滲水的侵蝕破壞

云岡石窟第5～第10窟等大型洞窟開鑿于北魏鼎盛時期，石窟寺營建工程宏大、雕像精美絕倫、內(nèi)容豐富多彩，是集云岡石窟大成的精華窟。但由于洞窟與自然山體相連，洞窟后壁巖體長期處于含有液態(tài)水與氣態(tài)水的狀態(tài)，在水汽運移的侵蝕，以及由水運移與蒸發(fā)所誘發(fā)的可溶鹽集聚、侵蝕、水巖作用等多種風(fēng)化破壞作用下，后壁巖體及其雕像，損毀十分嚴(yán)重（圖2）。

圖2 復(fù)雜的滲水病害引發(fā)云岡石窟后壁巖體及其雕像破壞（來源：作者自攝）

為解決大型石窟后壁巖體及其雕像因水誘發(fā)的風(fēng)化破壞問題，首先應(yīng)解決“水”的問題。但云岡石窟巖體滲水病害微弱（即沒有明顯的滲流現(xiàn)象），巖體長期處于浸濕的含水狀態(tài)，其滲水病害為巖體裂隙水+層面裂隙水+砂巖體含水+巖石孔隙水水汽運移的水文地質(zhì)模型，且滲流機制復(fù)雜，滲流路徑難以精細(xì)探測，滲水病害形成機制難以精確模擬和判定，因此，精準(zhǔn)、有效的治理措施難以實施。云岡石窟洞窟后壁巖體及雕刻滲水病害的狀況及其危害性問題，是我國石窟寺保護治理工作的難題，現(xiàn)有探測技術(shù)、評估分析理論還難以破解，治理工作任重道遠(yuǎn)。

1.3 被忽視的云岡石窟窟內(nèi)石雕像本體的開裂及剝落病害

云岡石窟洞窟內(nèi)石雕像、石刻，雖然總體上保存較好，但受溫濕度變化影響，洞窟巖體巖石材料本身出現(xiàn)劣化，導(dǎo)致石窟雕像表層巖體結(jié)構(gòu)變松散、強度降低，發(fā)育出各種形態(tài)的微小裂隙。石雕像開裂、空鼓現(xiàn)象突出，時常出現(xiàn)小塊體剝落，危害石雕像的安全，破壞了石雕的整體價值（圖3）。

圖3 窟內(nèi)石雕像本體巖體開裂病害（來源：閆宏斌提供）

上述病害由于其破壞規(guī)模小、破壞方式細(xì)微，往往被忽視。近年來，云岡研究院文物保護科技工作者，通過長期監(jiān)測、評估，認(rèn)識到云岡石窟石雕像本體巖體開裂及剝落病害的危害性，開展了以預(yù)防性保護為目的的日常維護和適當(dāng)干預(yù)防護工作，取得了顯著的效果[3-6]。但目前采取技術(shù)的可靠性、實施效果的耐久性、安全性等科學(xué)評估技術(shù)還不完善，缺乏預(yù)防性保護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的支撐，干預(yù)防護工作的規(guī)模、程度、標(biāo)準(zhǔn)如何把控，亦缺乏理論和技術(shù)支撐，需要在保護實踐中進一步深化、完善。

云岡石窟本體小型塊體開裂、剝落及其殘損破壞，是我國石窟寺保護工作忽略或開始得到注意、剛剛起步的保護工作，有許多工程程序、材料的工藝、效果、修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問題值得探討，也是下一步云岡石窟保護不可回避的問題，還是我國未來石窟寺保護工作中不可回避的問題。

2 云岡石窟突出問題的原因分析

以上提出的3個突出問題，在我國其他石窟寺也存在，比如：樂山大佛水的侵蝕問題，以及由水誘發(fā)的生物破壞、石雕像風(fēng)化破壞的突出問題；大足石刻本體造像的風(fēng)化破壞、彩繪金箔殘損破壞的突出問題；龍門石窟盧舍那大佛表層塵土附著污染、水溶蝕（石灰?guī)r）破壞的突出問題；陜西彬縣大佛寺大佛窟地下水長期滲流侵蝕破壞、石窟巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等突出問題。這些問題至今還難以得到有效解決，甚至有些突出問題的危害性、嚴(yán)峻性還沒有被充分認(rèn)識。

云岡石窟以及我國其他石窟寺存在的突出問題、深層次問題，依然沒有得到有效解決的原因十分復(fù)雜。

2.1 石窟寺病害特征的復(fù)雜性與差異性

石窟寺病害現(xiàn)象復(fù)雜及其差異性顯著是石窟寺病害的主要特征。同一種石窟寺病害現(xiàn)象，由于石窟寺所處的地質(zhì)條件、氣候條件不同，病害的發(fā)生機制也會不同（圖4），即使同一石窟寺群，不同的洞窟，因為地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性與賦存環(huán)境的微小差異，病害的形成機制也不同。另外，石窟寺病害現(xiàn)象十分微弱的特征，病害會隨時間發(fā)生潛移默化的細(xì)微變化，這也增加了對石窟寺病害認(rèn)知、分析的難度。

圖4 樂山大佛與大足石刻存在的不同病害現(xiàn)象（來源：作者自攝）

水利工程、地下硐室工程、邊坡工程等領(lǐng)域都有詳細(xì)、可實施、可操作的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家規(guī)范，但文物保護工作，尤其是石窟寺保護工作，由于病害現(xiàn)象微弱、病害類型復(fù)雜、形成機制差異性巨大，無論是探測評估技術(shù)還是治理技術(shù)都很難形成具體、詳細(xì)、可推而廣之的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，只能是指導(dǎo)性的參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。比如，龍門石窟潛溪寺水害治理理念、治理技術(shù)十分先進，治理效果十分顯著，但同樣的方法卻無法應(yīng)用于樂山大佛水害治理工作，也無法應(yīng)用于大足石刻“臥佛”水害治理工作，甚至無法應(yīng)用于同在龍門石窟的奉先寺石窟水害治理工作。石窟寺勘察、評估及治理工作的非標(biāo)性，加大了保護工作的難度。

綜上，云岡石窟存在的深層次問題、突出問題難以解決的關(guān)鍵原因在于：探測、評估與治理關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域難以實現(xiàn)突破，尤其是精細(xì)探測與評估技術(shù)、保護材料等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，所以關(guān)鍵技術(shù)瓶頸的制約是最主要的原因。

2.2 關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)瓶頸制約

石窟寺面臨的突出問題、深層次問題的探測評估及其治理依然未能突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸制約。例如，針對石窟巖體裂隙微弱滲水病害，現(xiàn)有精細(xì)勘測、探測與評估技術(shù)、設(shè)備的精度，無法滿足石窟巖體裂隙滲水微弱病害精細(xì)探測、精準(zhǔn)評估的要求，常規(guī)、成熟的水利工程、地下硐室工程、邊坡工程等領(lǐng)域先進勘察、探測技術(shù)，無法直接應(yīng)用于石窟巖體微小裂隙滲水病害的探測、評估，這就增加了石窟寺病害探測、評估的難度。在微小裂隙滲水病害的治理技術(shù)領(lǐng)域，也缺乏在最小干預(yù)、低壓灌漿的前提下，既能有效灌入，又能有效防滲的適應(yīng)性材料和專業(yè)灌漿設(shè)備。

3 云岡石窟深層次問題解決路徑探析

3.1 深刻理解石窟寺保護工作的內(nèi)涵

石窟寺作為野外不可移動石質(zhì)文物，其存在一般有幾百年至上千年的歷史，這個時間尺度與普通工程的設(shè)計使用年限（100年）完全不同（圖5）。也就是說，普通的水利工程、邊坡工程、隧洞工程等主要解決建造后百年的安全問題（百年大計）；而石窟寺需要解決的問題是已經(jīng)經(jīng)歷了幾百年、上千年之后的安全問題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通工程安全設(shè)計年限之外（千年大計，或千年以上大計）。以地質(zhì)邊坡工程安全為例，在開挖初期，由于應(yīng)力釋放，原有裂隙張開，在開挖擾動、水體浸泡等作用下，將不斷坍塌，坍塌破壞規(guī)模、程度呈現(xiàn)初期較少（破壞滯后性）—中期增多（大量控制結(jié)構(gòu)強度降低）—后期漸少（破壞后形成相對穩(wěn)定性的邊坡）的一個過程[7]。石窟寺是已經(jīng)過上述3個過程后的石窟巖體，處于后期平穩(wěn)期的安全問題。

圖5 石窟寺保護與工程建設(shè)所研究范疇的差異性（來源：《 石窟巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析評價系統(tǒng)研究》）

石窟寺病害認(rèn)定與治理也與普通工程存在迥異。普通的水利工程、邊坡工程、隧洞工程等，關(guān)注的往往是大規(guī)模的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題或大流量的出水問題，對工程結(jié)構(gòu)安全不構(gòu)成威脅的問題不在其關(guān)注和治理的范圍內(nèi)；而石窟寺的病害往往現(xiàn)象微弱、破壞方式微小、發(fā)展?jié)u變，不會誘發(fā)石窟寺巖體大規(guī)模結(jié)構(gòu)安全問題，但對文物本體及其價值損害卻很嚴(yán)重，而這類病害又屬于普通工程忽略或不予考慮的范圍。因此，石窟寺保護在保護理念、保護原則、安全標(biāo)準(zhǔn)、治理規(guī)范、治理范圍、干預(yù)程度等方面，均與普通建設(shè)工程存在迥異。

石窟寺病害現(xiàn)象微弱的特點決定了需對其進行“精細(xì)化、精確化、精準(zhǔn)化”的探測、評估和治理，且須遵循“最小干預(yù)原則”，故治理工程的規(guī)模、干預(yù)程度嚴(yán)格受限。許多高精尖的先進技術(shù)、方法，面對石窟寺文物病害時“束手無策”，故對石窟寺病害的勘察、探測、評估、治理等研究要更加細(xì)微且深入，這也對勘察、探測、評估技術(shù)提出了更高且有針對性的要求。

石窟寺病害的差異性和治理工作的非標(biāo)性，是石窟寺保護工作的顯著特點。受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、環(huán)境條件差異的影響，石窟寺病害的形成機制因其特定區(qū)域評估要求而具有特殊性，治理措施更是“一事一議”，很難形成具有普遍適用性、標(biāo)準(zhǔn)化、程序化的治理措施，增加保護工作的難度和復(fù)雜性。

綜上，相比普通建設(shè)工程，石窟寺保護工作所研究的范疇更加深入和精細(xì)。只有正確理解了石窟寺保護工作的內(nèi)涵，認(rèn)識到石窟寺保護和普通建設(shè)工程的區(qū)別和難點所在，才能在今后更有針對性、更加深入地開展包括云岡石窟保護在內(nèi)的石窟寺保護工作。

3.2 通過方法創(chuàng)新突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸

針對石窟寺病害特征開發(fā)原創(chuàng)性探測設(shè)備，無論經(jīng)費支持，還是科學(xué)理論，都是不現(xiàn)實的，而借鑒其他領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)進行針對性、適應(yīng)性集成應(yīng)用是一條有效的解決途徑。

由于常規(guī)探測技術(shù)精度等瓶頸的限制，云岡石窟巖體裂隙滲水的形成機制，尤其具體到第5窟、第6窟、第7窟、第8窟，以及第4窟等特定對象的滲水模型，目前還無法做到精確的分析評估。

云岡石窟滲水病害主要分為2種類型：一是石窟窟頂附近區(qū)域巖體的裂隙滲水引發(fā)的病害，水源為大氣降水沿石窟窟頂裸露巖體裂隙滲入石窟內(nèi)部的水；二是山體內(nèi)部復(fù)雜滲流體系誘發(fā)的大型洞窟后壁巖體內(nèi)產(chǎn)生氣態(tài)水、裂隙水、孔隙水等。近年來，通過實施窟頂周邊區(qū)域綜合防滲排水工程，石窟窟頂巖體裂隙滲水病害得到了有效治理，尤其是滲水嚴(yán)重的第14窟，窟頂巖體滲水病害治理效果顯著。但第5窟、第6窟等大型洞窟后壁滲水病害，還未能制訂出有效的解決方案，是目前云岡石窟保護工作最大的困擾。

2002—2005年，建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院聯(lián)合云岡石窟研究院采用電法、地震、地質(zhì)雷達、井下電視等地球物理探測方法與鉆探與巖土工程試驗等方法，對云岡石窟開展了以石窟滲水病害治理為目的的水文地質(zhì)條件綜合勘察研究工作，勘察工作全面、深入、細(xì)致，并取得了系統(tǒng)性的成果，查明了云岡石窟所在水文地質(zhì)單元內(nèi)的地形地貌、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件，闡釋地下水補給、徑流、排泄條件及向石窟的運移規(guī)律，分析石窟滲水病害的形成機制，并提出了云岡石窟滲水病害防治的整體治理方案，經(jīng)多方論證，國家文物局原則上同意了治理方案，但整體治理工程至今未能實施。

深入研究勘察工作可以發(fā)現(xiàn)其中的難點與困境。雖然勘察工作采取了鉆探、示蹤試驗、探測、監(jiān)測等各種技術(shù)手段，但由于石窟巖體滲水現(xiàn)象微弱，裂隙滲流網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，滲流通道細(xì)小、狹窄，并且云岡石窟洞窟后壁巖體的滲水還與巖石孔隙水運移密切關(guān)聯(lián)，類似毛細(xì)血管的滲流網(wǎng)絡(luò)，其裂隙滲流及其巖體孔隙水運移信號大大低于常規(guī)探測技術(shù)的精度范圍，通過常規(guī)技術(shù)手段難以精細(xì)查明石窟巖體的滲流路徑，提出的滲流機制模型也無法對具體的滲流路徑做出精準(zhǔn)的評估；石窟巖體裂隙滲水病害要求徹底的治理，即使是潮濕狀態(tài)、浸濕狀態(tài)的微弱水，而文物保護工程“最小干預(yù)原則”嚴(yán)格限制了勘察與治理工作的規(guī)模、程度。以上幾種因素疊加，實現(xiàn)精細(xì)探測、精確評估、精準(zhǔn)徹底治理的目標(biāo)，幾乎不可能達到，故實施方案能否實現(xiàn)徹底治理水害的目標(biāo)存疑。

與云岡石窟類似，大足石刻寶頂山大佛灣“臥佛”裂隙滲水病害的治理也是同樣的狀況。20世紀(jì)60年代初期開始勘察、研究、治理“臥佛”滲水病害，截至2014年總共實施了5次綜合治理工作，但都未能得到有效治理。直到2017年的治理工程才有效解決了“臥佛”的滲水病害（圖6）?！芭P佛”滲水病害水文地質(zhì)條件比云岡石窟后壁巖體滲水病害簡單得多，但即使2017年治理措施效果顯著，滲水病害詳細(xì)的滲流機制以及治理的科學(xué)原理仍不清晰。由此證明：常規(guī)探測技術(shù)和評估方法，無法突破石窟巖體裂隙滲水病害探測、評估的技術(shù)瓶頸。

圖6 大足石刻臥佛滲水病害勘察階段拍攝的“臥佛”頭部及紅外熱成像照片（來源：作者自攝）

季節(jié)性，主要與大氣降水有關(guān)。一般夏季滲水、沁水現(xiàn)象顯著，巖體含水率，或水汽運移加劇；冬季恢復(fù)干燥。利用石窟巖體裂隙滲流或含水狀態(tài)的季節(jié)性變化特征，開展地球物理場信號差異性變化的長期監(jiān)測、探測分析，結(jié)合鉆孔電視、井中地球物理場探測、地下水變化監(jiān)測，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進行數(shù)值模擬分析，即由地球物理場一次的探測，轉(zhuǎn)變?yōu)殚L期（不少于1個水文年）監(jiān)測、探測與數(shù)值模擬相結(jié)合的新方法，從科學(xué)原理上，具備突破現(xiàn)有探測技術(shù)精度、評估方法技術(shù)瓶頸的前景。但此方法既需要對現(xiàn)有探測設(shè)備進行適應(yīng)性改造，也需要經(jīng)費、人力的專項投入。

3.3 以適應(yīng)性保護材料為抓手，促進保護技術(shù)的進步

保護材料是石窟寺保護的關(guān)鍵技術(shù)，也是保護工作的重點和難點。保護材料的發(fā)展水平基本上代表了我國石窟寺保護水平，每一次保護材料的技術(shù)進步或突破都大大提升了我國石窟寺保護的水平。

石窟寺文物大多歷經(jīng)幾百年、千余年的風(fēng)雨侵蝕，已十分脆弱，加之石窟文物的稀缺性、脆弱性、不可復(fù)制性，使得材料安全性是其研發(fā)應(yīng)用的首要原則。同時，如果使用的材料只有幾十年、百年壽命，保護材料自身劣化將影響文物的安全。文物保護的特殊要求，需材料滿足耐久性、匹配性、有效性、無衍生破壞等適應(yīng)性指標(biāo)要求，也決定了保護材料的重要性和難度。文物保護材料不追求高精尖的材料，也不需要強求原發(fā)性創(chuàng)新成果，迫切需要的是，適應(yīng)性保護材料，能夠滿足文物保護的安全性原則要求，能夠適合文物加固保護的性能要求，就是好材料。因此，利用傳統(tǒng)材料成果和現(xiàn)代的材料成果進行適應(yīng)性改性研發(fā)，一直是我國石窟寺保護材料的研發(fā)方向。幾十年來，我國石窟寺保護實踐的經(jīng)驗和教訓(xùn)證明，無機硅酸鹽材料或無機與有機復(fù)合材料為保護材料的優(yōu)選方向和發(fā)展趨勢。

20世紀(jì)60年代，國家科學(xué)技術(shù)委員會負(fù)責(zé)編制的《1963—1972年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，啟動了以云岡石窟為重點的石窟寺科技保護工作，其中主要研究內(nèi)容包括石窟寺開裂、變形巖體的高分子灌漿加固材料的試驗和研發(fā)。針對云岡石窟巖體開裂失穩(wěn)及結(jié)構(gòu)加固的需求，1966年引進水利工程使用的環(huán)氧樹脂材料進行改性與適應(yīng)性研究工作，并取得顯著成果[8]。該成果成功應(yīng)用于云岡石窟除險加固保護工程，并推廣應(yīng)用到1971—1974年龍門石窟奉先寺9尊造像的灌漿加固工程、1974—1976年云岡石窟“3年保護工程”的石窟巖體加固工程，以及全國石窟寺失穩(wěn)巖體結(jié)構(gòu)加固工程之中。但環(huán)氧樹脂類材料強度較大，紫外線作用下變色、劣化嚴(yán)重，不適宜作為云岡石窟本體表層巖體加固材料使用。

2005—2014年的10年間，圍繞廣西花山巖畫本體開裂、空鼓、脫落病害的搶救性保護工作，引進歐洲的天然水硬性石灰材料，并結(jié)合花山巖畫的巖石材料特點、病害特征及其破壞形式、氣候條件等開展適應(yīng)性試驗研究，重點進行適應(yīng)性、熱力學(xué)指標(biāo)匹配性、耐久性等性能研究，在花山巖畫適應(yīng)性修復(fù)加固材料—天然水硬性石灰膠凝材料研發(fā)領(lǐng)域取得突破，解決了制約花山巖畫搶救性保護的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸問題[9]。之后，利用花山巖畫保護材料的研究成果，在我國磚石文物、壁畫修復(fù)加固等方面開展適應(yīng)性、應(yīng)用性研究，也取得了顯著成果，并得以廣泛應(yīng)用，提升了我國巖土文物保護的科技水平。但天然水硬性石灰膠凝材料抗凍融性能存在缺陷，不適合嚴(yán)寒氣候區(qū)云岡石窟石質(zhì)文物的修復(fù)加固（圖7）。

圖7 云岡石窟巖石凍融性能實驗前后單軸壓縮試驗結(jié)果對比（來源： 《石窟巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析評價系統(tǒng)研究》）

通常，采用保護性設(shè)施（窟檐）將大大減緩溫差作用，消除凍融循環(huán)、冰劈作用的破壞，是最為有效的預(yù)防性保護措施[10-11]，但因為各種原因，云岡石窟很難實施整體性、保護性設(shè)施的建設(shè)。采用合適的保護材料依然是云岡石窟保護首選的措施。

云岡石窟外立壁巖體與洞窟內(nèi)本體巖體開裂破壞形制、破壞機制不同，需要加固材料的性能也不同。石窟外立壁表層巖體的開裂，以相互交錯的鱗片狀、碎裂結(jié)構(gòu)開裂體和碎裂結(jié)構(gòu)的片狀開裂為主，其破壞方式特點為：0.2～1.0 mm片狀、鱗片狀巖體相互交錯，組成1～10 mm碎裂結(jié)構(gòu)的片狀開裂層；5 mm或10 mm片狀開裂層為堅硬、完整的砂巖巖體，兩者之間不存在漸變的過渡層，是巖體結(jié)構(gòu)突變所致，這種突變的巖體結(jié)構(gòu)特征，是云岡石窟獨有的破壞形制，且與云岡石窟巖體結(jié)構(gòu)和風(fēng)化破壞的影響因素關(guān)聯(lián)密切。

針對云岡外立壁開裂破碎巖體的修復(fù)加固，首先需要對開裂體碎裂結(jié)構(gòu)進行預(yù)加固，確保片狀開裂層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，即預(yù)加固材料；然后需要進行片狀開裂體與石窟巖體的加固。在材料性能需求方面，預(yù)加固材料和開裂體修復(fù)加固材料，必須具備抗太陽輻射溫差作用和冬季凍融循環(huán)、冰劈作用的性能，材料在強度、結(jié)構(gòu)、孔隙度、熱力學(xué)性能等方面，與被加固開裂體相匹配2種材料能夠相互適應(yīng)。

洞窟內(nèi)部石雕像本體巖體的開裂，以微裂隙開裂、空鼓破壞方式為主，保護材料主要需要具備抗溫差作用、耐久性良好以及更高的匹配性。

目前，云岡研究院與復(fù)旦大學(xué)合作，針對云岡石窟巖體開裂變形病害的特征及保護材料的性能需求，在天然水硬性石灰適應(yīng)性改性研究、偏高嶺土基復(fù)合材料適應(yīng)性改性研究、納米復(fù)合材料適應(yīng)性改造等方向，開展了針對性的試驗研究，取得了初步成果，但仍未取得突破性的成果，沒有達到應(yīng)用于保護工程實踐的階段。

以保護材料研究為方向，是實現(xiàn)云岡石窟保護關(guān)鍵技術(shù)突破的主線，并將引領(lǐng)云岡石窟其他科技保護工作順利進行。

3.4 聚焦突出問題的示范研究路徑

中華人民共和國成立以來，針對我國科技發(fā)展與進步存在的共性關(guān)鍵技術(shù)問題，從國家發(fā)展、安全的戰(zhàn)略層面，國家實施了一系列重大科技專項研究工作，大大提升了我國科技保護的水平。其中在文化遺產(chǎn)保護的科技攻關(guān)專項方向上，石窟寺保護關(guān)鍵技術(shù)研究是重點支持領(lǐng)域之一。

《1963—1972年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》中為石窟寺保護專項研究計劃設(shè)置了10項研究項目：①石窟圍巖內(nèi)部裂隙分布、地下水滲流狀況與基礎(chǔ)巖層情況等的物理探測方法的探索；②石窟圍巖的破壞規(guī)律及其穩(wěn)定性研究；③石窟圍巖崩塌的防治；④石窟圍巖裂隙的聚丙烯酸酯類材料灌漿固結(jié)；⑤斷裂巖石雕刻品的聚丙烯酸酯類、環(huán)氧樹脂類材料粘結(jié)應(yīng)用工藝技術(shù)的研究；⑥石窟巖體風(fēng)化營力與規(guī)律的研究；⑦風(fēng)化巖石雕刻品的聚丙烯酸酯類、有機硅類材料封護固結(jié)；⑧石窟中水的處理與防治；⑨石窟雕刻品白面石灰?guī)r凝漿的消除；⑩重要石窟群原狀的研究。其主要成果是在石窟巖體及雕刻裂隙灌漿加固材料——環(huán)氧樹脂類材料領(lǐng)域取得突破，支撐了我國40多年的石窟寺保護工作。

“十一五”國家科技支撐計劃項目的“石質(zhì)文物保護關(guān)鍵技術(shù)研究”（以云岡石窟為例）設(shè)置了6項研究項目：①石窟水分來源綜合探測技術(shù)研究；②無損或微損檢測技術(shù)在石窟保護中的應(yīng)用研究；③石窟巖體穩(wěn)定性評價系統(tǒng)研究；④石窟危巖體治理關(guān)鍵技術(shù)研究；⑤污染物病害及清洗技術(shù)研究；⑥風(fēng)化病害及保護技術(shù)研究。其主要成果是在石窟寺集成保護技術(shù)領(lǐng)域取得突出成果，完善了我國石窟寺保護科學(xué)研究基礎(chǔ)和保護技術(shù)體系。

“十三五”期間，聚焦石窟寺巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、水侵蝕、風(fēng)化破壞3大突出病害，以探測、評估與治理共性關(guān)鍵技術(shù)為重點，設(shè)置了3大專項研究項目：①砂巖質(zhì)石窟巖體裂隙滲流精細(xì)探測與防治關(guān)鍵技術(shù)研究；②石窟文物本體風(fēng)化病害評估系統(tǒng)及保護技術(shù)研究；③石窟寺巖體穩(wěn)定性預(yù)測及加固技術(shù)研究。其中，3大專項計劃都把保護材料作為關(guān)鍵技術(shù)研究領(lǐng)域，力求有所突破。

國家支撐計劃設(shè)置石窟寺專項研究的總體思路是：從石窟寺保護領(lǐng)域存在的共性關(guān)鍵技術(shù)問題入手，目的是聚集優(yōu)勢科學(xué)研究資源，凝練關(guān)鍵科學(xué)問題，夯實科學(xué)研究基礎(chǔ)，在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破，推進我國石窟寺保護科學(xué)的進步。其意義在于大項目研究破解行業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。但我國石窟寺地質(zhì)條件、氣候條件、病害類型及特征差異巨大，病害形成機制極其復(fù)雜，共性問題雖總體具有普遍性，但具體病害問題的差異性巨大。因此，從共性問題入手的科學(xué)研究工作及其成果，用于解決具體實際問題時，其針對性、適用性存在一定的脫節(jié)現(xiàn)象，推廣應(yīng)用性的作用不顯著。

根據(jù)石窟寺存在的問題與病害形成機制差異迥異、治理技術(shù)需更加具有針對性的特點，從具體問題研究入手，以存在突出問題、區(qū)域代表性問題的示范研究為重點方向，可能是未來破解我國石窟寺保護關(guān)鍵技術(shù)瓶頸途徑之一。比如，以樂山大佛水害形成機制的探測評估與防治關(guān)鍵技術(shù)示范研究，聚焦樂山大佛水害，亦代表了南方潮濕環(huán)境下紅層砂巖質(zhì)石窟寺水害問題，該研究成果不但解決了樂山大佛保護困境與突出問題，而且也解決了南方潮濕環(huán)境下的水害探測與防治關(guān)鍵技術(shù)問題；再比如，以大足石刻本體病害為機理的探測評估與修復(fù)加固關(guān)鍵技術(shù)示范研究，聚焦石窟寺文物本體殘損病害，亦代表了我國石窟寺本體殘損病害問題，該研究成果不但解決了大足石刻本體保護工作的困境，也解決了我國石窟寺文物本體保護工作的困境。

云岡石窟的地質(zhì)條件、巖性結(jié)構(gòu)、氣候條件決定了云岡石窟病害的特殊性，治理工作的針對性、復(fù)雜性，聚焦云岡石窟外立壁巖體及其雕刻的殘損破壞、洞窟后壁巖體及其雕像的侵蝕破壞、本體巖體的開裂及剝落病害3大突出問題的示范研究，是破解云岡石窟保護困境的重要解決途徑。