朱建龍 申喜旺 周 睿 谷俊杰

(1.蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000； 2.中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000；3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，四川 都江堰 611830)

貴州遵義養(yǎng)馬城遺址月兒城門病害調(diào)查及成因分析★

朱建龍1申喜旺2周 睿3谷俊杰1

(1.蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000； 2.中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000；3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，四川 都江堰 611830)

養(yǎng)馬城遺址現(xiàn)存3座關(guān)體，6座城門，月兒城門是養(yǎng)馬城遺址中規(guī)模最大的一座關(guān)體，現(xiàn)存關(guān)體損毀嚴重，已經(jīng)嚴重威脅到關(guān)體自身的安全和長久保存。對養(yǎng)馬城月兒城門進行詳細工程地質(zhì)勘察，為加固保護工程設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)。根據(jù)工程地質(zhì)勘察，月兒城門存在的主要病害有裂隙發(fā)育、砌塊老化、城墻鼓脹、局部坍塌、生物病害以及人為破壞。

養(yǎng)馬城遺址,月兒城門,病害調(diào)查,成因分析

0 引言

月兒城門是養(yǎng)馬城遺址中規(guī)模最大的一座關(guān)體，由甕城和主城組成?，F(xiàn)存關(guān)體損毀嚴重，已經(jīng)嚴重威脅到關(guān)體自身的安全和長久保存。為了深入認識養(yǎng)馬城遺址存在的病害以及為下一步工作提供充分地質(zhì)資料，本文對遺址區(qū)進行詳細工程地質(zhì)勘察，查明遺址區(qū)域內(nèi)的地形地貌、氣候條件、水文地質(zhì)和地震條件，查明月兒城門類及產(chǎn)生原因，為加固保護工程設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

養(yǎng)馬城屬于海龍屯外圍的軍事設(shè)施，位于海龍屯山下東面約5 000 m的雙石村，是海龍屯遺址中重要的組成部分[1-5]。

海龍屯位于貴州省遵義市城區(qū)近郊，距遵義市中區(qū)25 km[6]，景區(qū)面積3 km。2015年5月貴州省人民政府將養(yǎng)馬城遺址列為省級文物保護單位。

1.1氣候條件

養(yǎng)馬城遺址地處低緯度，近海區(qū)域?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)型氣侯區(qū)，氣溫垂直差異明顯。海拔1 000 m以上地段，年平均氣溫12 ℃～13 ℃，海谷地帶年平均氣溫14 ℃～15 ℃[7]，一年中一月份平均氣溫最低，七月份平均氣溫最高。降雨豐富，年降雨量在1 100 mm～1 200 mm之間。

1.2地形地貌

養(yǎng)馬城遺址位于大婁山山脈的腹部，遺址區(qū)內(nèi)總的地貌以山區(qū)和丘陵為主，巖溶地貌發(fā)育。地形走勢西北高、東南低。地貌類型屬中低山及低中山地貌，按成因可分為侵蝕構(gòu)造地貌及巖溶地貌，侵蝕構(gòu)造地貌以松林巖孔背斜軸部一帶的脊狀山為標志。山頭呈尖脊狀，河流切割深度為100 m～200 m，河流沖溝多呈樹枝狀，河谷多為“V”形谷[8]。海龍屯的南東面為巖溶地貌，巖溶形態(tài)發(fā)育。

1.3水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件發(fā)育，白沙水河橫亙在海龍屯遺址和養(yǎng)馬城遺址之間。

根據(jù)遵義市水利局、統(tǒng)計局、環(huán)保廳及水文水資源局等多個部門的數(shù)據(jù)資料，全市多年平均降水量折合水量331.3×108m3；地表徑流量178.80×108m3，約為貴州全省的17%，地下徑流量43.98×108m3，占地表流量的24.4%；多年平均水資源量172.4×108m3。

1.4地震

海龍屯位于遵義—貴陽地震區(qū)域，這個區(qū)域的地震主要分布在南北向斷層和北東斷層交匯部位附近。

貴州地震基本上都屬于淺源地震，震源深度主要集中在7 km～11 km這一區(qū)間內(nèi)。據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》，養(yǎng)馬城遺址抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g。

2 養(yǎng)馬城遺址月兒城門病害分布特征及成因分析

根據(jù)現(xiàn)場勘察實際情況，養(yǎng)馬城遺址月兒城門病害主要存在以下幾種類型：

1)墻體材料上，砌塊存在嚴重老化，表面風(fēng)化嚴重，強度不足病害嚴重。

2)墻體結(jié)構(gòu)上，關(guān)體的城墻局部裂隙發(fā)育，基礎(chǔ)失穩(wěn)。

3)墻體穩(wěn)定性上，關(guān)體的城墻存在墻體鼓脹，局部坍塌、門洞拱頂失穩(wěn)。

4)賦存環(huán)境上，關(guān)體雨水滲漏嚴重，無排水設(shè)施，表面生物病害發(fā)育。

5)養(yǎng)馬城遺址月兒城門關(guān)體在一定程度上存在人為破壞跡象。

根據(jù)現(xiàn)場勘察情況，養(yǎng)馬城遺址月兒城門存在的主要病害有裂隙發(fā)育、砌塊老化、城墻鼓脹、局部坍塌、生物病害以及人為破壞。

2.1裂隙發(fā)育

月兒城門發(fā)育有卸荷裂隙8條。其中關(guān)體正面4條，1條位于門洞左上方，另外3條分布在門洞右側(cè)城墻上；甕城4條，城墻2條，門洞側(cè)壁墻體2條。

裂隙產(chǎn)生的主要原因有以下4點：

1)關(guān)體坍塌導(dǎo)致關(guān)體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，應(yīng)力重分配產(chǎn)生的裂隙；月兒城門關(guān)體兩側(cè)發(fā)生過大面積的坍塌，坍塌后部分關(guān)體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致關(guān)體所受應(yīng)力重新分配，從而產(chǎn)生裂隙。

2)砌塊由于風(fēng)化導(dǎo)致老化，其抗拉或者抗壓強度不能滿足上部荷載的要求，從而斷裂產(chǎn)生裂隙。

3)關(guān)體砌縫粘結(jié)較差且缺失嚴重，為裂隙產(chǎn)生提供了便利條件。

4)植物生長對關(guān)體的根辟作用，張家城門關(guān)體上長有大量的木本植物，這些植物的根辟作用會加速原有裂隙的發(fā)育也會產(chǎn)生新的裂隙。

2.2砌塊老化

月兒城門砌塊老化的現(xiàn)象主要集中在城墻的上部區(qū)域，經(jīng)勘察主城砌塊老化情況要比甕城嚴重。關(guān)體歷經(jīng)風(fēng)吹日曬，關(guān)體的石材風(fēng)化明顯，強度降低(見圖1)。

養(yǎng)馬城遺址關(guān)體石材主要為砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r兩種。作為關(guān)體主要石材的砂巖風(fēng)化比較嚴重，表面風(fēng)化后，在剪力作用下，沿層理易產(chǎn)生裂隙，垂直層理時易剪斷整個砌塊。泥質(zhì)灰?guī)r在關(guān)體結(jié)構(gòu)中主要起嵌補作用，泥質(zhì)灰?guī)r本身抗風(fēng)化能力較弱，在不穩(wěn)定環(huán)境條件下，自身風(fēng)化速度較快。泥質(zhì)灰?guī)r風(fēng)化嚴重以后，不能作為受力構(gòu)件，所承載的力傳遞到周圍其他砌塊上，使周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。

2.3城墻鼓脹

月兒城門體的部分城墻出現(xiàn)了鼓脹現(xiàn)象，鼓脹區(qū)域集中在主城背側(cè)城墻以及甕城背側(cè)城墻(見圖2)。

月兒城門外部為砌塊堆砌，內(nèi)部為片石堆砌石渣填土填充，這種結(jié)構(gòu)在膠結(jié)物密度降低后，易發(fā)生錯位，使上部重力不能直接傳到基礎(chǔ)，對墻體產(chǎn)生向外的推力；同時月兒城門主城外側(cè)墻體向內(nèi)有一定的傾角，在城破之后，內(nèi)部片石結(jié)構(gòu)承載力不足，外側(cè)條石下沉，擠壓內(nèi)部結(jié)構(gòu)向外有一定的推力；此外月兒城門背側(cè)上部墻體坍塌以后，在剩余土體的荷載作用下，有一個側(cè)向土壓力導(dǎo)致下部墻體產(chǎn)生鼓脹變形。

2.4局部坍塌

月兒城門的主城城墻及甕城城墻均出現(xiàn)了大面積的坍塌現(xiàn)象(見圖3)。

月兒城門外部為砌塊堆砌，內(nèi)部為片石堆砌石渣填土填充，這種結(jié)構(gòu)在膠結(jié)物密度降低后，易發(fā)生錯位，使上部重力不能直接傳到基礎(chǔ)，對墻體產(chǎn)生向外的推力。導(dǎo)致墻體坍塌；關(guān)體在地震作用下，結(jié)構(gòu)整體性受影響，在水平推力作用下，墻體傾覆的可能性變大；與此同時植物的根辟作用會加速裂隙發(fā)育，破壞關(guān)體整體結(jié)構(gòu)；此外砌塊老化后使得本身無法作為承載構(gòu)件，在上部荷載的作用下容易出現(xiàn)開裂脫落現(xiàn)象，導(dǎo)致城墻出現(xiàn)局部坍塌。

2.5生物病害

月兒城門存在的生物病害主要為砌塊的苔蘚類植物和墻面的藤本科植物對于墻體表面的破壞(見圖4)。

這些植物根系直接生長至砌縫中，植物根系的根辟作用會使砌縫不斷張開；此外關(guān)體表面被苔蘚植物覆蓋，苔蘚植物的根系分泌有機酸腐蝕巖體；植物腐爛后分泌的有機酸和氣體，形成腐殖質(zhì)，與巖石中的不穩(wěn)定礦物發(fā)生反應(yīng)，腐蝕、分解巖體。昆蟲在砌縫內(nèi)活動加劇了砌縫內(nèi)粘結(jié)物質(zhì)的脫落，同時一些昆蟲在砌塊風(fēng)化結(jié)皮內(nèi)產(chǎn)卵，對結(jié)皮的脫落產(chǎn)生了促進作用，在一定程度上加劇了砌塊表面風(fēng)化。

2.6人為破壞

月兒城門本是連接養(yǎng)馬城和外界的重要通道，但是由于整座門洞都被土體掩埋，當(dāng)?shù)匕傩諒年P(guān)體頂部開辟了新的道路通行。為了修筑新的道路，破壞了月兒城門左側(cè)上部整個關(guān)體，將城墻拆除并開挖了土體。此外月兒城門整個門洞被百姓用土封堵住，門洞兩側(cè)墻體已經(jīng)產(chǎn)生變形。

3 結(jié)語

1)本次對養(yǎng)馬城遺址月兒城門進行了詳細的地質(zhì)勘察工作，分析和確定了月兒城門現(xiàn)存關(guān)體病害的類型、特征及成因。

2)月兒城門關(guān)體的主要病害包括裂隙發(fā)育、砌塊老化、城墻鼓脹、局部坍塌、生物病害和人為破壞等。病害分布范圍廣，關(guān)體破壞很嚴重。

3)建議對月兒城門城墻表面發(fā)育的裂隙進行注漿；對城墻局部坍塌的部位進行砌補歸安并做舊處理；對砌塊表面進行防風(fēng)化處理，對砌塊間的砌縫進行注漿粘結(jié)，增加整體強度；清除關(guān)體表面植被，降低植物根辟作用對關(guān)體的破壞；在不對關(guān)體產(chǎn)生破壞的前提下對關(guān)體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)區(qū)域采用鋼結(jié)構(gòu)框架進行支護；對城墻鼓脹區(qū)域進行支護加固，防止城墻坍塌；同時對裂隙變形和城墻變形進行全方位監(jiān)測。

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InvestigationandanalysisofdiseasesofYangmaruinsYueergateinZunyicityofGuizhouprovince★

ZhuJianlong1ShenXiwang2ZhouRui3GuJunjie1

(1.CollegeofCivilEngineeringandMechanics,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,China；2.NorthwestResearchInstituteCo.LtdofChinaRailwayEngineeringCorporation,Lanzhou730000,China; 3.CollegeofArchitectureandUrban-RuralPlanning,SichuanAgriculturalUnivisity,Dujiangyan611830,China)

Yangma ruins site existing three passes, six gates, Yueer gate is the largest pass in the site of a passes, the existing pass damage is serious, it has a serious threat to the body of their own safety and long-term preservation. In this paper, to provide a geological basis for reinforcement engineering design, the detailed investigation of the engineering geology survey is carried out. According to the engineering geological survey, the main diseases that exist in the Yueer gate are fissure development, block aging, wall bulging, local collapse, biological disease and man-made destruction.

Yangma ruins, Yueer gate, diseases investigation, genetic analysis

1009-6825(2017)30-0043-03

2017-08-14

★:貴州省文物保護研究中心課題：遵義海龍屯申報世界文化遺產(chǎn)保護關(guān)鍵技術(shù)與研究項目(黔科合SY字[2014]3072)

朱建龍(1994- )，男，在讀碩士

K854.3

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