论文部分内容阅读
举世闻名的龙门石窟位于河南省洛阳市城南13km，龙门石窟始凿于北魏(公元494年)，历经东魏、齐、北周、隋、唐和北宋，前后达400多年，龙门石窟现存大小窟龛2345个，佛塔40余个，碑刻题记3600余块，造像10万余尊代表了中国石刻艺术的最高峰。新中国成立后，对龙门石窟完成了一系列的抢救性工作，改善了石窟的保护环境，但由于近20年来环境质量的恶化，各种环境地质病害有加重的趋势，其中以水侵蚀对龙门石窟的影响尤为突出，此即为本文研究的重点。
根据对龙门石窟环境地质情况的具体调查得到龙门石窟裂隙渗水的水源为大气降水，而且为季节性，暂时性渗水。大气降水及由其形成的坡水，主要沿崖壁坡体上的卸荷裂隙、层面裂隙、构造裂隙及岩溶构造等构成的渗流网络下渗。补充到层面裂隙中的水，一部分渗入山体，与岩溶构造相连，补充地下水，一部分在崖壁部位以下降泉的形式出露；当在切穿龛窟的壁面出露时，造成层面裂隙渗水病害。切穿龛窟岩体的卸荷裂隙中的水直接排泄到龛窟中形成卸荷裂隙渗水病害。某些龛窟顶部岩体较薄，发育的风化裂隙切穿龛窟岩体，风化裂隙也成为裂隙水的渗流通道，大气降水时产生风化裂隙渗水病害。
除裂隙渗水外，凝结水是水侵蚀病害中的另一项主要水源。石窟就像一个不深的洞穴，在夏季，石窟内空气的温度一般比外界大气的温度低，并且石窟的入口都是开放式的，外界的水蒸气会流入石窟内部以保持水蒸气压平衡，同时石窟内部的温度低，在夏季窟内岩石表面的温度与窟外气温之间的温差可达到10℃以上，温度不会轻易上升，石窟内岩壁的温度比石窟内大气的温度还要低，窟内岩石表面的温度与窟内大气温差也能达到1～4℃，因此流入的水蒸气会超过饱和蒸汽压而在壁面发生凝结。但在冬季，石窟内的气温比外界大气的温度还高，即使石窟内有足够的水蒸气压，也不够补给窟外大气所需的水蒸气压，而使水蒸气压平衡，所以在冬季石窟内不出现水蒸气的凝结。
为了具体判断凝结水对石窟的危害并为后期的防治提供依据，作者为此在龙门石窟潜溪寺进行了两年的凝结水定量试验，并得到如下结果：
通过对两年的试验数据进行分析，得到一天中上午时间段的凝结速率为46.18g/m2.h，下午时间段的凝结速率为42.99g/m2.h，晚上时间段的凝结速率为15.45g/m2.h。上午的凝结速率比下午稍大些，晚上由于洞窟内温差减小，其凝结量及凝结速率也相对变小。一天中在潜溪寺总的凝结速率为104.7g/m2.h。最后根据凝结速率及观测的凝结水面积，可以算出，2006年7月30号-2006年8月29号之间，潜溪寺内凝结的水汽质量为185.12kg，平均5.97k/天。2007年7月17号-9月5号，51天中潜溪寺内凝结的水汽质量为345.37kg，平均6.77kg/天。可见潜溪寺内凝结水量比较可观，洞窟内凝结水病害不容忽视。
本文最后在几个水侵蚀病害较严重的洞窟内采集了十几个水侵蚀沉积物的样品，对它们进行了化学分析，发现沉淀物内重金属Pb、Cu、Zn含量异常，高于平均值数十倍。沉淀物内大量富集的石膏，与龙门石窟邻近国道主干线上每日数万辆机动车排放的大量尾气，及近年来洛阳市的大气污染严重空气中SO2含量的增加有直接的联系。目前，随着2000年龙门石窟成功申报为世界文化遗产，景区内的国道已经迁离改道。本文最后提出了洞窟水侵蚀病害的防治措施：在裂隙渗水方面，建议有条件在洞窟项部施工的洞窟，在其顶部铺上防渗铺盖，并且对洞窟内的裂隙进行压力灌浆进行防渗堵漏；凝结水防治方面可以在窟内安装空气除湿机，当洞窟内产生凝结水的则开动空气除湿机，或者是加大洞窟内空气的流通。
本文创新点：通过凝结水定量测试仪，能够定量的评价凝结水病害的危害程度。具体、全面地阐述了凝结水在岩土文物保护方面的形成机制，总结了环境诸因素对凝结水产生形成的影响及决定因素。