內(nèi)容摘要：裂隙發(fā)育是西北干旱、半干旱地區(qū)土遺址的主要病害，如何較為精確地了解裂隙發(fā)育程度成為土遺址加固工程設(shè)計(jì)中的難題。本文通過(guò)交河故城東北佛寺裂隙加固工程中的工程量反演遺址體的裂隙發(fā)育程度，從而為交河故城其他類似土遺址建筑的加固設(shè)計(jì)提供思路。經(jīng)研究，交河故城東北佛寺墻體總裂隙體積率大約為4.4％。裂隙發(fā)育程度與墻體的規(guī)模有如下大致的規(guī)律：墻體規(guī)模越大，裂隙體積相應(yīng)大，裂隙體積率相應(yīng)小。從墻體的長(zhǎng)高比、長(zhǎng)厚比、高厚比去研究墻體的裂隙發(fā)育程度規(guī)律是可行的。

關(guān)鍵詞：土遺址；東北佛寺；裂隙發(fā)育程度；反演；墻體

中圖分類號(hào)：K854.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-4106(2007)05-0059-04

前言

在西北干旱半干旱環(huán)境中，在風(fēng)化作用下土遺址發(fā)育眾多病害，主要病害是片狀剝蝕和裂隙。片狀剝蝕造成遺址體規(guī)模不斷的縮減、歷史信息逐漸滅失。而發(fā)育的裂隙，除了具有同樣后果外，還造成遺址體的倒塌，導(dǎo)致文物的嚴(yán)重毀壞。土體裂隙對(duì)土體的變形破壞有控制作用，影響著土體的力學(xué)性質(zhì)，同時(shí)又是風(fēng)蝕雨蝕的重要通道。因此，明確裂隙發(fā)育的程度對(duì)于遺址體的保護(hù)極其重要。

由于土遺址保護(hù)的特殊要求，加之裂隙自身的隱蔽性，裂隙病害的調(diào)查一直以粗略測(cè)量和描述為主要手段，無(wú)法進(jìn)行量化。本文通過(guò)東北佛寺加固工程中裂隙注漿量反演東北佛寺墻體裂隙發(fā)育程度，從而得到較為精確的病害信息。

一 東北佛寺概況

東北佛寺是交河故城保存較好，現(xiàn)存較大的寺院之一，寺院占地面積為1248.6m²，外墻體高大宏偉，中心殿堂塔座基本保存較好。東北佛寺主導(dǎo)建筑風(fēng)格以生土、夯土和版筑泥的方式建造而成，東北佛寺的建筑形制是采用“壓地起凸法”而成，即生土層，然后是約1m厚的夯土層，再上全為版筑泥層。遺存現(xiàn)狀見(jiàn)圖1和表1。

東北佛寺裂隙病害發(fā)育的特點(diǎn)為：(1)裂隙類型主要為：結(jié)構(gòu)裂隙、卸荷拉裂裂隙或在二者基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展演化的風(fēng)化裂隙；(2)裂隙傾角多近于直立，走向大都垂直墻面切斷墻體；(3)裂隙發(fā)展的直接后果是，部分墻體傾倒、崩塌。

經(jīng)墻體表面調(diào)查，墻體裂隙分為大、中、小三種規(guī)模。大裂隙張開(kāi)度不小于10cm，沿著墻體延伸，自上而下切割墻體；中等裂隙張開(kāi)度處于3-10cm之間，沿墻體上半部延伸發(fā)育，未達(dá)到下部夯土層；小裂隙多發(fā)育墻體表面，張開(kāi)度不大于3cm，延伸范圍在一個(gè)版筑層內(nèi)，未切穿墻體厚度。東北佛寺墻體80％以上裂隙為中等規(guī)模裂隙，大裂隙數(shù)量最少。如N墻上一條由寬12cm的裂隙，貫穿深度可達(dá)原版筑層5層之多，其切割、分裂的墻體有倒塌的趨勢(shì)(圖版12)。又如，S5墻體上的一條平行于墻面、沿墻體中軸線發(fā)育的裂隙，已下切版筑層5層之多，表面風(fēng)化開(kāi)口寬達(dá)8cm，是該墻體最嚴(yán)重的部位，其危險(xiǎn)性在所有病害中是屬最嚴(yán)重的(圖版13)。裂隙破壞主要是在E、S、W、N墻體和W、S系列墻體中較高段表現(xiàn)較為普遍。

二 東北佛寺裂隙加固概況

針對(duì)東北佛寺遺址體的裂隙發(fā)育特點(diǎn)，按照文物保護(hù)程序，裂隙加固的工藝流程見(jiàn)圖2。

三 裂隙加固工程量對(duì)墻體裂隙發(fā)育程度的反演

1、基本假設(shè)

從裂隙注漿的工藝流程可以看出，裂隙總體積V由以下幾個(gè)部分組成：(1)裂隙砌補(bǔ)體積V₁；(2)注漿體積V₂(因注漿前已進(jìn)行5％PS溶液滲透，因此不考慮漿液的滲透)；(3)墻體裂隙預(yù)留的部分V₃。即V=V₁+V₂+V₃。

考慮到墻體裂隙表層預(yù)留部分主要基于“修舊如舊，不改變?cè)病钡奈奈锉Ｗo(hù)原則，預(yù)留裂隙部分在墻體表面深度小于1cm，因此不予考慮，即V=V₁+V₂。

墻體的體積V_z等于墻體內(nèi)外的平均面積乘以墻體的平均厚度。墻體裂隙體積率s=V/V_z。

2、各墻體的工程量分布

在裂隙加固施工過(guò)程中，精確的對(duì)裂隙砌補(bǔ)泥漿體積、灌注漿液體積進(jìn)行計(jì)量。最終各墻體的工程量見(jiàn)表2。

3、裂隙發(fā)育程度的反演

因W1、W4、W5、W7、W9、S1、S3、S7、S8、S9、S10、S11和S12墻殘存不多，倒塌嚴(yán)重，現(xiàn)多呈低矮墻體，風(fēng)化程度嚴(yán)重，所以沒(méi)有裂隙發(fā)育。W8墻體未做加固，預(yù)留驗(yàn)收用。因此，本文對(duì)其他各墻體進(jìn)行研究。

從總裂隙量和墻體的總體積，可得到遺址體總體裂隙率S=4.4％。

從圖3中可以看出，E、W、S、N、S6、W2墻體裂隙量遠(yuǎn)大于TZ、S2、S4、S5、W3、W6墻體的裂隙量，約3-11倍。尤其TZ裂隙發(fā)育體積僅為5453.5cm³。對(duì)于裂隙發(fā)育的E、W、S、N、S6、W2墻體而言，有如下規(guī)律：S_E>S_S6>S_W>S_W2>S_S>S_N。

從圖4中可以看出，各墻體裂隙體積率大多處于2％-4.5％之間。S6墻體裂隙率高達(dá)14.5％，而TZ墻體裂隙率僅為0.018％。墻體裂隙率規(guī)律為：S_S6>S_W2>S_S2>S_E>S_S>S_W>S_N>S_S4>S_W6>S_W3>S_W5。

四 反演結(jié)果分析

1、從裂隙加固工程量反演的各墻體裂隙發(fā)育特點(diǎn)可以看出，對(duì)于墻體規(guī)模比較大的E、W、S、N、S6、W2墻體，裂隙發(fā)育體積也非常大，而對(duì)于墻體規(guī)模較小的TZ、S2、S4、S5、W3、W6墻體，裂隙發(fā)育體積也相應(yīng)的小。表明在同樣的遺址體材料下，同樣的自然地理環(huán)境下，墻體規(guī)模與其裂隙發(fā)育程度呈正比關(guān)系。

2、從各墻體的裂隙體積率指標(biāo)的分布看，對(duì)于坍塌嚴(yán)重的墻體，因其上部版筑泥建筑大多消失，其裂隙體積率相應(yīng)的小，如S4、W6、W3、W5、S5墻體。對(duì)于保存較為完整的S6、W2、S2、E、S、W、N墻，其裂隙率的規(guī)律與其裂隙體積的變化規(guī)律并不一致。但是有這樣一個(gè)大致的規(guī)律，即墻體規(guī)模越大，裂隙體積率相應(yīng)越小。

3、為研究墻體裂隙體積率與墻體的規(guī)模之間的關(guān)系，圖5-7反映了墻體體積裂隙率與墻體長(zhǎng)高比、長(zhǎng)厚比、高厚比之間的關(guān)系曲線。從曲線中可以看出，長(zhǎng)高比>4，長(zhǎng)厚比>4，高厚比>6時(shí)，墻體的裂隙體積率均較高。這也就可以解釋TZ墻體裂隙體積率最低而S6墻體裂隙體積率最高的特點(diǎn)，同樣可以解釋其他墻體裂隙的發(fā)育規(guī)律。

五 結(jié)論

1、交河故城東北佛寺墻體裂隙發(fā)育于遺存較好的墻體。

2、交河故城東北佛寺墻體總裂隙體積率大約為4.4％。

3、交河故城東北佛寺墻體裂隙發(fā)育程度與墻體的規(guī)模如下大致的規(guī)律：墻體規(guī)模越大，裂隙體積相應(yīng)大，裂隙體積率相應(yīng)小。

4、從墻體的長(zhǎng)高比、長(zhǎng)厚比、高厚比去研究墻體的裂隙發(fā)育程度規(guī)律是可行的。

5、通過(guò)研究交河故城東北佛寺墻體的裂隙發(fā)育程度研究，為交河故城寺院區(qū)的其他佛寺遺址裂隙加固奠定了基礎(chǔ)。

致謝：

在論文寫作過(guò)程中得到了敦煌研究院王旭東研究員和張魯高級(jí)工程師的悉心指導(dǎo)和幫助，在此感謝!

責(zé)任編輯：梁 紅