陳 憲 忠

(遵義海龍屯文化遺產(chǎn)管理局，貴州 遵義　563000)

1　海龍屯概況及地質(zhì)條件

海龍屯位于貴州省遵義市匯川區(qū)的龍巖山巔，距離市中心有25 km，景區(qū)面積為3 km2，屬于婁山省級風(fēng)景名勝區(qū)范圍內(nèi)[1]。

海龍屯始建于唐朝，擴建于南宋及明朝，同時也在明朝被焚毀。海龍屯四周山谷環(huán)繞，四面陡峭，溝壑縱深，播州土司在屯頂圍筑土城、月城，其中還包括有樓房、倉庫、水牢等；而屯前設(shè)有銅柱、鐵柱、飛龍、飛鳳等九道關(guān)隘，而且各關(guān)之間還有護(hù)墻相互連通，隨陡峭的地形綿延十余里，是古代播州土司楊氏屯兵的軍事要塞，是全國唯一保存完好的中世紀(jì)軍事古堡，也是研究西南地區(qū)土司歷史的重要文物[1，2]。

1.1　氣候條件

海龍屯景區(qū)地處低緯度，冬無嚴(yán)寒，夏無酷署，氣溫垂直差異明顯。一年中，一月份平均氣溫最低，七月份平均氣溫最高，當(dāng)?shù)亟涤瓿渑?，年降雨量? 100 mm～1 200 mm之間。由于氣候溫潤潮濕，所以景區(qū)植被較為茂盛[1]。

1.2　工程地質(zhì)條件

海龍屯在大地構(gòu)造上屬揚子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱，基底由元古代前震旦系板溪群淺變質(zhì)巖組成，蓋層發(fā)育。出露地層為震旦系燈影組地層，地層傾角5°～15°，其巖性分上、下兩段不同，上段為白云巖、礫質(zhì)砂巖、硅質(zhì)角礫巖，下段為白云巖、硅質(zhì)磷塊巖、粘土巖。海龍屯位于遵義—貴陽地震區(qū)域，而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)。根據(jù)歷史記錄發(fā)現(xiàn)地震對海龍屯破壞嚴(yán)重，至今裂縫清晰可見，在日后保護(hù)工作中需要對其設(shè)防。

2　飛龍關(guān)、飛鳳關(guān)主要病害及成因分析

飛龍關(guān)、飛鳳關(guān)病害材料上存在砌塊老化，結(jié)構(gòu)上存在裂隙發(fā)育、基礎(chǔ)沉降，穩(wěn)定性上存在墻體鼓脹、孤墻失穩(wěn)、拱圈失穩(wěn)，賦存巖體上存在邊坡失穩(wěn)、邊坡危巖體發(fā)育，賦存環(huán)境上存在雨水滲漏、生物病害[2]。

2.1　裂隙發(fā)育及成因

飛龍關(guān)與飛鳳關(guān)結(jié)構(gòu)裂隙均較為發(fā)育，在飛龍關(guān)可見結(jié)構(gòu)裂隙8條，飛鳳關(guān)結(jié)構(gòu)裂隙31條，見圖1。

裂隙產(chǎn)生的主要原因有以下幾點：

1)基礎(chǔ)不均勻沉降，部分關(guān)體隨之產(chǎn)生位移，導(dǎo)致關(guān)體出現(xiàn)裂隙[3]。由于雨水等對巖石砌塊的風(fēng)化作用以及墻體內(nèi)填充物的沖刷，使得關(guān)體發(fā)生不均勻沉降進(jìn)而導(dǎo)致裂隙發(fā)育；

2)關(guān)體砌縫粘結(jié)物粘結(jié)能力較差甚至已不復(fù)存在，為裂隙產(chǎn)生和發(fā)展提供了條件；

3)砌塊由于風(fēng)化、抗拉或者抗壓強度不能滿足要求產(chǎn)生斷裂；

4)植物生長對關(guān)體的根劈作用：基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的；

5)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；

6)凍融作用。

2.2　砌塊老化及成因

關(guān)上城墻的砌塊存在強度降低、裂隙發(fā)育等病害。在上千年風(fēng)吹日曬的作用下，石材風(fēng)化明顯，強度降低。尤其在關(guān)體變形的情況下，部分石材需要承受更大的剪力，在應(yīng)力集中和日益加重的風(fēng)化作用下，砌塊產(chǎn)生裂隙[3-6]。

飛龍關(guān)、飛鳳關(guān)石材主要分為砂巖、灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r三種。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在關(guān)體結(jié)構(gòu)中主要起嵌補作用，泥質(zhì)灰?guī)r風(fēng)化嚴(yán)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。

砂巖風(fēng)化也比較嚴(yán)重，表面風(fēng)化嚴(yán)重，在剪力作用下，延層理易產(chǎn)生裂隙，垂直層理時易剪斷整個砌塊。

灰?guī)r抗風(fēng)化能力較強，裂隙產(chǎn)生的主要原因是關(guān)體變形產(chǎn)生的應(yīng)力集中。

為了建立海龍囤石材庫，采用回彈儀和超聲回彈法對1/4的石材(約700塊)進(jìn)行了工程檢測，發(fā)現(xiàn)部分砌塊強度不能滿足現(xiàn)在的載荷要求，裂隙發(fā)育，影響關(guān)體穩(wěn)定性[4，7]。飛龍關(guān)石柱隨邊坡向西北方向移動，已基本與墻體脫離，且向殺人溝一側(cè)傾斜，傾角86°。石柱底部存在拉裂隙，岌岌可危。尤其在地震等外力作用下，將徹底遭到破壞。

2.3　結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及成因

飛龍關(guān)石柱隨邊坡向西北方向移動，已基本與墻體脫離，且向殺人溝一側(cè)傾斜，傾角86°，見圖2。石柱底部存在拉裂隙，岌岌可危。尤其在地震等外力作用下，將徹底遭到破壞。

飛鳳關(guān)拱券由于其拱腰兩側(cè)關(guān)體向東西兩個方向發(fā)生變形位移，關(guān)體給予拱券的反力變小，拱券結(jié)構(gòu)相對松散，拱券裂隙發(fā)育，其中拱券南側(cè)一塊合龍石已掉落，其他合龍石(尤其北側(cè)部分)岌岌可危，如圖3所示。

飛龍關(guān)、飛鳳關(guān)局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)原因主要有以下幾點：

1)受關(guān)體坍塌影響，使得存留下來的關(guān)體自身結(jié)構(gòu)遭到破壞，加上外界不利因素，從而產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

2)關(guān)體裂隙的逐漸發(fā)育，也是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的重要原因。

3)雨水滲漏。一方面使關(guān)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，一方面使砌縫間的填充物質(zhì)流失。

4)受地震影響。據(jù)管理人員介紹，在汶川地震發(fā)生以后，飛鳳關(guān)拱圈就產(chǎn)生一條新的裂隙。

2.4　關(guān)體坍塌及成因

飛龍關(guān)坍塌嚴(yán)重，現(xiàn)在仍可見關(guān)內(nèi)構(gòu)件四處散落。而飛鳳關(guān)東側(cè)墻體整體坍塌，北側(cè)圍墻坍塌嚴(yán)重，見圖4。構(gòu)件四處散落，坍塌后的墻體穩(wěn)定性受到很大影響，部分墻體出現(xiàn)傾斜，裂隙發(fā)育。

飛龍關(guān)、飛鳳關(guān)關(guān)體坍塌有以下幾個因素：

1)飛龍關(guān)坐落在殺人溝邊坡上。

邊坡由于巖層斷裂，向西北方向滑移，關(guān)體部分發(fā)生位移引發(fā)關(guān)體坍塌；而飛鳳關(guān)關(guān)體外部為砌塊堆砌，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。而且墻體在建筑時向內(nèi)部傾斜一定角度保證墻體的穩(wěn)定性，但是當(dāng)結(jié)構(gòu)破壞后，這向內(nèi)的分力為墻體破壞提供了內(nèi)部動力[8-10]。

2)戰(zhàn)火破壞。

平播戰(zhàn)役中，官兵對關(guān)體進(jìn)行了人為破壞，對使關(guān)體結(jié)構(gòu)不完整，造成很大破壞的同時也一定程度上消弱了抵抗外力破壞的能力。

3)閃電。

據(jù)工作人員介紹，飛龍關(guān)北側(cè)墻體上部曾遭受閃電，頂部幾塊砌體被擊飛。

4)地震。

關(guān)體在地震作用下，關(guān)體結(jié)構(gòu)整體性受到影響，可能會引起坍塌。

5)受其他病害如裂隙發(fā)育、砌塊老化、雨水入滲和生物病害等的影響，也加劇了對關(guān)體的破壞進(jìn)程。

2.5　雨水滲漏及成因

雨水滲漏主要發(fā)生在飛鳳關(guān)頂部。頂部合龍石由于結(jié)構(gòu)變形、雨水沖刷已發(fā)生嚴(yán)重位移，北側(cè)頂部已冒頂。而飛龍關(guān)關(guān)體內(nèi)部填充的碎石和填土也由于雨水滲漏致使內(nèi)部空洞、裂隙較多，見圖5。

關(guān)體整體基本無防滲能力，雨水可延關(guān)頂直接入滲至關(guān)體，由于雨水入滲使關(guān)體內(nèi)部巖渣及填土向關(guān)體下部及外部運移，使關(guān)體頂部產(chǎn)生凹陷。對拱券、關(guān)體的細(xì)顆粒物質(zhì)(包括鹽分)等運移至關(guān)體表面。雨水將鹽分遷移至拱門表層，存在很多鹽類的結(jié)晶，使關(guān)體產(chǎn)生鹽害，產(chǎn)生結(jié)皮。關(guān)內(nèi)的巖渣顆粒及土也被雨水帶走，一方面使關(guān)體背部粘結(jié)能力降低，另一方面為石材表面風(fēng)化提供了條件，從而導(dǎo)致關(guān)體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)[11]。

2.6　生物病害及成因

1)關(guān)頂植物生長。

夏季地表植被生長旺盛，海龍囤植被主要為蘚苔植物、藤本科植物、灌木和雜草。關(guān)頂植物生長，尤其是木本植物的生長，對關(guān)體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，并為雨水入滲提供更便利的條件。其中根系發(fā)達(dá)的藤本植物和蘚苔植物對固定一些松散土石有利。但是若植物根系直接生長至砌縫中，植物根系的根劈作用會使砌縫不斷張開，見圖6。

2)關(guān)體裂隙內(nèi)植物發(fā)育。

植物在關(guān)體裂隙內(nèi)生長，對裂隙的發(fā)育起到促進(jìn)作用，根劈作用明顯，部分根莖直徑可達(dá)7 cm。同時植物在生長過程中產(chǎn)生的代謝物以及腐敗之后形成的腐殖質(zhì)都會加速巖體的風(fēng)化破壞進(jìn)程。

3　結(jié)論與建議

海龍屯是全國唯一保存比較完好的中世紀(jì)軍事城堡，是研究南宋時期西南地區(qū)土司文化歷史的實物例證。它直接反映了南宋時期土司文化作為西南的政治、文化和社會文化狀況，具有很高的社會文化價值[1，2]。此次對海龍屯進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查工作，得出的結(jié)論如下：

1)飛龍關(guān)部分巖體風(fēng)化剝蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，表現(xiàn)為表面粉化脫落、鹽性結(jié)晶、表面溶蝕、層狀脫落、鱗片狀脫離脫落以及微孔等風(fēng)化現(xiàn)象。

2)飛龍關(guān)、飛鳳關(guān)巖體出現(xiàn)滲漏水和雨水面流沖蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響外觀和安全。

3)海龍屯景區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，植物水文地質(zhì)效應(yīng)和力學(xué)效應(yīng)較為明顯，對巖體穩(wěn)定性形成正負(fù)雙面效應(yīng)。

4)飛龍關(guān)、飛鳳關(guān)現(xiàn)存的許多病害類型并不單一，它們相互影響、相互促進(jìn)，從而加快了對關(guān)體的破壞進(jìn)程。

為了使文物可以更長久地留存，應(yīng)該對其現(xiàn)存的病害進(jìn)行及時有效的治理。在遵守文物保護(hù)原則的前提下，對關(guān)體進(jìn)行加固治理。

1)對于關(guān)體裂隙發(fā)育病害，可采用裂隙注漿、部分縫隙較寬處重新砌補的辦法進(jìn)行治理。

2)對關(guān)體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的墻體需進(jìn)行加固，對于較為危險的地方可進(jìn)行拆砌歸安，同時對坍塌區(qū)域砌塊進(jìn)行歸納整理。

3)對于降水對關(guān)體穩(wěn)定性的影響，可在文物區(qū)域外沿設(shè)置截排水溝，將地表水引至遠(yuǎn)離文物本體的一側(cè)，同時對裂隙進(jìn)行注漿封堵，杜絕地表水下滲，截斷地表水面流。

4)對遭受風(fēng)化、植物生化作用破壞嚴(yán)重的巖體，可進(jìn)行防風(fēng)化處理和生化處理或者對病害產(chǎn)生的環(huán)境進(jìn)行控制及改變，減緩砌塊的強度損失速率，從而有效的保護(hù)維持關(guān)體的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]何燁.海龍屯西南山地軍事防御城堡[J].中國文化遺產(chǎn),2014(6):56-65.

[2]王逢睿,王捷,何真,等.古代巖土質(zhì)砌筑文物膠凝材料劣化分析[J].四川文物,2017(4):90-97.

[3]張金風(fēng).石質(zhì)文物病害機理研究[J].文物保護(hù)與考古科學(xué),2008(2):60-67.

[4]朱軍昌.物探方法在石質(zhì)文物保護(hù)中的應(yīng)用研究[D].蘭州：蘭州大學(xué),2013.

[5]方云,鄧長青,李宏松.石質(zhì)文物風(fēng)化病害防治的環(huán)境地質(zhì)問題[J].現(xiàn)代地質(zhì),2001(4):458-461.

[6]王麗琴,黨高潮,梁國正.露天石質(zhì)文物的風(fēng)化和加固保護(hù)探討[J].文物保護(hù)與考古科學(xué),2004(4):58-63.

[7]李宏松.文物巖石材料劣化特征及評價方法[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2011.

[8]楊雋永,范陶峰,楊毅,等.新昌大佛寺石塔病害的檢測與防護(hù)研究[J].石材,2014(1):23-27.

[9]李文軍,王逢睿.中國石窟巖體病害治理技術(shù)[M].蘭州：蘭州大學(xué)出版社,2006.

[10]李智毅,張咸恭,李宏松.忠縣地面石質(zhì)文物的風(fēng)化病害研究[J].地球科學(xué),1995(4):378-382.

[11]朱伯軒.虎門威遠(yuǎn)炮臺石質(zhì)文物病害成因分析[D].西安：西北大學(xué),2013.