摘要：山西省大同市云岡石窟是全國(guó)首批重點(diǎn)文物，目前石窟面臨嚴(yán)重風(fēng)化的現(xiàn)象，水害是是造成風(fēng)化最主要的原因。本文通過(guò)不同的角度，分析云岡石窟水害的幾種破壞方式，具體方式有降雨入滲、上層滯水入滲、凝結(jié)水、毛細(xì)水等。同時(shí)引用了目前國(guó)內(nèi)對(duì)石質(zhì)文物防水的主要方式。

關(guān)鍵詞：降水入滲；風(fēng)化；水害；上層滯水；構(gòu)造裂隙。

云岡石窟位于山西省大同市西郊，北依五州山，南鄰十里河。根據(jù)史書記載，云岡石窟內(nèi)的雕像共10萬(wàn)余尊，由于各種自然應(yīng)力的所用，目前僅剩5萬(wàn)余尊。近半數(shù)的佛像遭到破壞，所以對(duì)于云岡石窟的保護(hù)迫在眉睫。其中，長(zhǎng)期風(fēng)化作用造成了比較嚴(yán)重的破壞，水害和鹽害是造成這一破壞現(xiàn)象的首要因素，本文通過(guò)對(duì)以往的研究成果中分析水對(duì)于云岡石窟的破壞作用效果。

1、云岡石窟水文地質(zhì)條件

云岡石窟所在地區(qū)屬大陸性半干旱氣候，年平均降雨量423mm。云岡石窟窟區(qū)內(nèi)地層主要是侏羅系中侏羅統(tǒng)云岡組和第四系上更新統(tǒng)（Q3）、中更新統(tǒng)（Q2）以及全新統(tǒng)（Q4），為中粗粒砂巖層，層中有泥巖、砂質(zhì)泥巖夾層。區(qū)內(nèi)地下水位由于在過(guò)去大量煤炭開(kāi)采而下降很多。窟頂松散層厚度為1-6.6m，入滲條件良好。

2、水害的類型

根據(jù)相關(guān)資料，窟區(qū)中水的來(lái)源，大體上有5種：

2.1窟頂降雨直接入滲：

窟頂上的第四系松散層較薄，一般有1-6.6m，更有的地方砂巖直接裸露。在松散層中滲透系數(shù)小的粉土與粉 質(zhì)粘土一般有0.6-3.2m，下部礫石與粉砂厚0.2-3.4m，這就導(dǎo)致了窟頂降水入滲良好。每到雨天，降水可以直接透過(guò)窟頂松散層。如第三窟每當(dāng)降水量較大，二天到三天以后就可以看到東室東、北壁有水滲出?？梢?jiàn)該滲水通道較短，對(duì)降水較敏感。該破壞形式對(duì)窟內(nèi)石質(zhì)文物的損害程度是直接的，也是對(duì)窟內(nèi)石質(zhì)文物破壞程度最大的一種水害形式。

2.2上層滯水：

由于窟區(qū)砂巖體中含有較薄的泥巖層，由于泥巖層的滲透系數(shù)較小，從窟頂區(qū)域的水下滲到泥巖層上，一部分繼續(xù)向下入滲，另一部分會(huì)形成短暫的上層滯水。沿著泥巖層向窟壁方向水平滲出。上層滯水對(duì)降雨的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，且持續(xù)性好，通常出現(xiàn)在降雨后的幾天，并持續(xù)一段時(shí)間。最明顯的是2號(hào)窟窟下的泉水，該泉水屬穩(wěn)定泉，由于2號(hào)窟后山范圍大，儲(chǔ)水空間足，成為該泉水穩(wěn)定的補(bǔ)給源。

2.3凝結(jié)水：

對(duì)窟內(nèi)雕像產(chǎn)生破壞作用的凝結(jié)水共分兩種類型。一是窟內(nèi)有潮濕的水汽，當(dāng)溫度降到露點(diǎn)時(shí)，在石雕表面會(huì)產(chǎn)生凝結(jié)水。二是在地溫場(chǎng)作用下，地下水蒸騰，形成水汽，儲(chǔ)存在巖石的裂隙中。隨著溫度降低也會(huì)形成凝結(jié)水。凝結(jié)水會(huì)在石雕表面形成一層薄薄的水膜，造成表面潮濕，從而引起風(fēng)化破壞。

2.4毛細(xì)水

由于一些石窟窟內(nèi)的地面低于外部地面，當(dāng)降雨量足夠大時(shí)，容易產(chǎn)生倒灌現(xiàn)象，雨水會(huì)倒灌入窟內(nèi)。巖石孔隙和裂隙較多，會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象。毛細(xì)水上升，使石窟內(nèi)窟壁潮濕。

2.5雨水直接沖刷

云岡石窟洞窟的外壁壁面長(zhǎng)期暴露在外部，降雨可以直接沖刷外壁壁面，目前已使外壁壁面遭到嚴(yán)重的風(fēng)化，很多外壁雕刻遭到嚴(yán)重破壞。尤其是第9、10窟窟前立柱，上面雕刻的佛像已蕩然無(wú)存，由于雨水長(zhǎng)期的沖刷，立柱變得越來(lái)越細(xì)，長(zhǎng)期會(huì)造成立柱失穩(wěn)，容易引起安全隱患。

3、治理措施

由于水害的類型偏于復(fù)雜，所以對(duì)于云岡石窟水的治理往往是多方面結(jié)合的。對(duì)于凝結(jié)水的破壞，需要效果好的封護(hù)材料。封護(hù)材料選取的首要目的是防止水分進(jìn)入，而又能使內(nèi)部的水滲出，就像給石質(zhì)文物提供了呼吸。目前有學(xué)者認(rèn)為有機(jī)聚合物可以擔(dān)此重任，具體的材料種類是需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)的，又能給石質(zhì)文物提供呼吸，又不能與石質(zhì)文物的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可見(jiàn)，防護(hù)材料的選取是很嚴(yán)格且復(fù)雜的。

對(duì)于石窟外表面的窟壁和立柱的保護(hù)，前人提出過(guò)給石窟加窟檐，而目前5、6、7、8、9、10等窟均已加設(shè)外屋檐，已經(jīng)取得了較好的防護(hù)。雖然外部石窟和立柱受到了保護(hù)，但由于加設(shè)外層保護(hù)，石窟內(nèi)的空氣流通慢，加之石窟內(nèi)部濕度大，對(duì)石窟內(nèi)石質(zhì)文物的保護(hù)也有一定不利的因素，所以加設(shè)窟內(nèi)濕度調(diào)節(jié)機(jī)以及相關(guān)除濕的機(jī)器是必要的。

目前，根據(jù)鉆孔采集的數(shù)據(jù)顯示，地下水位基本低于石窟底板，2號(hào)窟泉水也通過(guò)相關(guān)手段從石窟下方排出。由于地下水的破壞基本可以排除。但在4號(hào)窟西側(cè)與5號(hào)窟副窟東側(cè)之間的天然沖溝中修建了龍王溝景觀（人工修建的從上流下的溪水）可能會(huì)抬高地下水位，可見(jiàn)該處要做足防滲處理工作的重要性。

對(duì)于窟頂滲水問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)好多學(xué)者建議先將構(gòu)造裂隙等短程滲流通道用注漿材料注入，將構(gòu)造裂隙堵住。然后再用膨潤(rùn)土防滲層在窟頂上方做一層“保護(hù)膜”。但是施工量巨大，成本極高?？梢?jiàn)，構(gòu)造裂隙的類型、方向、長(zhǎng)度需要進(jìn)行具體細(xì)致地測(cè)量和統(tǒng)計(jì)。防滲層的有效面積需要經(jīng)過(guò)多次計(jì)算得到，以用最小的成本做出最大的保護(hù)工作。在舊時(shí)期窟頂有一些排水溝，但因年代久遠(yuǎn)，較多地方已經(jīng)失去了排水的作用，所以應(yīng)該增加窟頂排水溝的布置，并充分利用東、西兩大沖溝這兩個(gè)天然的排水出口，可將多余的降水通過(guò)沖溝排出。

對(duì)于解決上層滯水這一難題，目前諸多學(xué)者均認(rèn)為應(yīng)該進(jìn)行疏堵結(jié)合這一方法，利用注漿材料將節(jié)理裂隙堵住，同樣的利用柔性防滲層將云岡石窟后方山體頂部進(jìn)行覆蓋保護(hù)，以阻止新的降水滲入云岡石窟后方山體，然后在山體頂面做一些抽水井，用來(lái)疏導(dǎo)泥巖層上的上層滯水，從而減小對(duì)石窟內(nèi)部窟壁的滲流損害，并可以修筑防水帷幕來(lái)將水分進(jìn)行攔截。

從2002年以來(lái)，云岡石窟頂部的防滲工作已采取一些相關(guān)的措施，已達(dá)到了較好的防滲效果，但是山頂仍然存在許多植樹(shù)、考古留下的土坑，當(dāng)降雨的時(shí)候容易造成積水，導(dǎo)致滲流的發(fā)生。所以應(yīng)該加以填埋。

4、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)云岡石窟特殊的水文地質(zhì)條件，采用封堵與疏通相結(jié)合的方式最為有效。云岡石窟水害的防治是一個(gè)復(fù)雜的、長(zhǎng)期的過(guò)程，要用最小的干預(yù)來(lái)達(dá)到最好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃克忠. 水在云岡石窟中的危害及防治[A]. .文物保護(hù)技術(shù)（1981～1991）[C].：，2010：7.

[2]張紅梅，馬國(guó)棟，速寶玉. 大同云崗石窟文物滲水病害防治方案探討[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2004，（05）：64-67. [2017-09-24]. DOI：10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2004.05.016

作者簡(jiǎn)介：

陳殿強(qiáng)（1964- ），男，遼寧海城人，博士研究生，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事巖石力學(xué)方面研究。