聚焦水害精细探测与防治提高石窟寺科技保护水平

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作者:记者 郭晓蓉

水害治理课题对于石窟寺文物保护工作来说,情况复杂,难度较大,属于世界性难题,也是全国石窟寺亟须解决的问题之一。7月17日,由复旦大学、《石窟与土遗址保护研究》编辑部(敦煌研究院)、砖石质文物保护国家文物局重点基地(陕西省文物保护研究院)、中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司主办的石窟寺水害精细探测与防治学术研讨会在宁夏固原召开。

来自全国各大石窟寺、高等院校、科研院所相关领域的专家学者参加会议,共同探寻石窟寺水害探测与防治的深层次问题,进一步破解制约石窟寺保护的瓶颈,完善我国石窟寺保护策略;总结石窟寺保护经验,探讨现代科学技术在石窟寺保护领域的应用及发展前景,提高我国石窟寺科技保护水平。

研讨会上,与会专家学者通过学术报告和互动研讨,围绕石窟寺水害精细探测新技术和新方法、我国石窟寺水害防治技术研究、我国石窟寺水害防治经验与示范案例研究等主题进行了跨学科、宽领域、多维度的交流和研讨。

探索研究 共享防治经验

石窟寺是我国重要的文化遗产,经统计,全国共有石窟寺和摩崖造像5986处。历经千年,我国石窟寺大多面临失稳、水害侵蚀、风化破坏三大顽症的折磨。多年来,围绕水害威胁及类型、调查及监测方法、水害机理、水害治理等问题,我国石窟寺科技保护工作者进行了诸多有益的尝试和探索。会上,多位学者报告了相关研究成果和试验思考。

兰州大学教授谌文武从水害特征、崖体水分分布特点、渗水机制、水害防治与效果评价等方面,分享了甘肃典型石窟渗水机制及防治技术研究。重点分析了干旱环境榆林窟水害特征及水汽运移机理,湿润环境北石窟寺水害特征及渗水机理,库岸环境天梯山石窟水害特征及渗水机理,以及不同环境下石窟寺水害防治及效果评价。研究团队针对三种不同环境,分别采取了有针对性的防治技术,构建了石窟寺水害崖顶-崖面-地面综合防治技术。

上海大学文化遗产保护基础科学研究院院长黄继忠从什么是水、水的来源、水的作用、水的治理四个方面,梳理了我国石窟寺水害防治研究。他坦言,对于石质文物?而言,水是万恶之源。他在报告中具体分析了毛细水、大气降水、渗水、凝结水、山体水汽循环等影响石窟保存的水的类型,从物理作用、化学作用、生物作用等方面解释了水对石窟岩体的作用,并举例介绍了古代“治水”和现代治水的实践。

中铁科研院文化遗产保护研究院院长王逢睿通过石窟水害探测技术的跨界实践,认为石窟病害成因的逻辑链条不断深化,文物实体的稀缺性与脆弱性对保护技术的适用性和精细化提出更高的要求,技术干预尺度应与理论研究精度相匹配;跨尺度交叉学科综合保护态势日益成形,文物综合性保护也应该实现分专业研究与系统性保护的“分进合击”;石窟文物赋存环境的复杂性决定了文物保护风险因子的多元化,在保护实践中既要预防突发性灾害的损伤,也应关注渐变性影响的侵蚀,逐步实现保护工作从救治到管养的转变。

吉林大学教授冯晅团队通过研究石窟岩体裂隙渗流网络的多种地球物理响应机理,提出了石窟岩体裂隙渗流网络地球物理地-井-崖差分高精度探测技术。结果表明:通过渗水裂隙地球物理响应模拟研究能够揭示裂隙渗水对地球物理场的影响规律,从而提供了多种地球物理方法时移联合高精度探测裂隙的创新思路;高密度电法、地震勘探及探地雷达方法的地-井-崖差分探测技术能对渗水裂隙进行高精度的探测,为石窟岩体裂隙渗流网络的探测和防治提供了新的技术。

石窟寺水害调查中,钻探是渗流通道精细勘察的重要手段,受文物本体位置的影响,存在布置实施困难,数量受限,对于一些特殊产状的裂隙,难以通过少量的常规钻探探测到。中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司高级工程师麻润杰,分享了径向水平孔技术在石窟寺水害勘察、治理中的应用试验研究。这种石窟寺水害精准勘察新技术,可用于常规钻探难以实施的位置勘察,大幅减少裂隙探测的钻孔。同时,结合石窟水害治理工程的特点,已研发出整套适用实际现场的施工设备和施工工艺流程。

鉴往知来 讲述防治案例

我国石窟寺分布广泛、规模宏大。经过70余年的探索与实践,石窟寺保护工作积累了丰富的经验。会上,相关学者也分享了乐山大佛、须弥山石窟、龙门石窟、大足石刻等石窟寺水害防治经验与示范案例。

乐山大佛是我国现存最大的一尊摩崖石刻造像,陕西省文物保护研究院研究员严绍军分析了乐山大佛砂岩水岩作用机理与水害模型。乐山大佛水害复杂且具有特殊性,大佛裸露,整体受降雨作用;大佛参观平台以下,受江水冲刷;小型龛窟,存在毛细水、水汽作用病害。他认为,要进一步细化对乐山大佛地质条件的认识,解释大佛风化机理、水害机理,提高保护的针对性;对乐山大佛水文地质条件进行再研究,包括区域水文地质条件研究、乐山大佛场地的水文地质条件精细研究和大佛本体渗流条件精细勘察等;开展乐山大佛水岩作用机理研究,慎重开展大佛水害治理;积极推动孔隙流水害治理材料和工艺研究。

相国寺也称为51窟,开凿于北周时期,是须弥山规模最大的一座洞窟,素有“须弥之光”的美称。中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司工程师窦彦说,近年来,相国寺区域石窟群在雨后出现严重的水害问题,尤其是裂隙渗水,寺内造像风化严重,同时渗水造成岩体裂隙不断扩展,影响洞窟的安全,急需采取措施进行水害治理。她从相国寺面临的渗漏、渗析、凝结水、勾水等水害现状出发,分析了水害勘察与防治技术中的难点和经验。

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位于河南洛阳的龙门石窟,同样也面临着裂隙渗水、面流水与雨水、面流水倒勾、冷凝水、洪水等水害的威胁。龙门石窟研究院石窟保护研究中心主任马朝龙介绍,在日常保养维护中,主要采取了裂隙灌浆封堵,设置滴水檐,设置小型综合防排水系统,天然石材修复窟檐,天然石材、玻璃纤维复合增强材料修复局部缺失,3D打印修复局部坍塌洞窟等治理措施。“水害治理工作难以一劳永逸”,马朝龙表示,未来乃至长期龙门石窟将持续开展水害治理工作;规范各种类型水害治理技术和工艺流程;对治理后防排水效果进行长期监测,不断改善治理水平;继续加强高科技手段在水害治理工作中的应用。

大足石刻是中国晚期石窟艺术的优秀代表,点多、面广、线长且绝大多数裸露于山间荒野。大足石刻研究院保护工程中心主任陈卉丽表示,大足石刻始造像时因地制宜采取措施,形成了自然防水体系。20世纪50年代初,水害治理工程主要采用增设钢筋混凝土或木质保护窟檐、改进原有排水设施等措施。80年代后,不断开凿修建石窟区排水沟槽、灌注水泥砂浆封堵渗水裂隙、加固补修窟檐、增设顶板岩檐锯齿形滴水檐、窟顶防渗、排水隧洞等措施。21世纪以来,以大足石刻宝顶山大佛湾水害治理(一期)工程为标志,在对石窟区水害进行详勘和科学评估的基础上,采用帷幕灌浆、截水、防渗排水、保护设施等综合措施对水害进行治理,开启了“动态化设计、信息化施工”的治理模式。

围绕水害治理,陈卉丽也分享了一些自己的思考。对石窟寺水害防治应有较为客观的认知,影响石窟的水不可能根治,也不能一治永逸。石窟寺龛窟中的水需要治理到什么程度?陈卉丽认为,治理的程度需要一个判断的标准,只有立足传统,不断科学、辩证思维,从大处长远着眼、小处全面着手,多思路、精细探测和不懈实施防治,方可达到较好的防治水目的。同时,龛窟监测是水害防治长期的研究工作,应贯穿于保护工程的始终。

复旦大学教授王金华在学术研讨会总结中说,经过70多年的保护研究工作,石窟寺重大灾害性的安全隐患得到有效治理,总体安全形势较好,也面临着更为复杂、更为艰巨的深层次问题;在理论研究、基础研究、学术研究以及关键技术研究等方面积累了一定的经验,保护理论基本成熟,为提升保护水平、解决深层次问题,奠定了很好的基础;政策、资金等支持进一步加强,也为相关研究工作提供了支撑和可能性。

他表示,本次会议聚焦石窟寺水害精细探测与防治,倡导石窟寺保护精细、精确、精准、安全的保护理念。希望能通过会议,加深社会公众对文物保护工作特点的认识,进一步普及文物保护理念和方法。同时,希望通过专题会议的方式,交流研究新领域、新方法、新理论、新技术,了解行业发展现状、发展趋势以及难点问题,为提高石窟寺保护影响力和关注度贡献力量。

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