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摘要：山西省大同市云冈石窟是全国首批重点文物，目前石窟面临严重风化的现象，水害是是造成风化最主要的原因。本文通过不同的角度，分析云冈石窟水害的几种破坏方式，具体方式有降雨入渗、上层滞水入渗、凝结水、毛细水等。同时引用了目前国内对石质文物防水的主要方式。
关键词：降水入渗；风化；水害；上层滞水；构造裂隙。
云冈石窟位于山西省大同市西郊，北依五州山，南邻十里河。根据史书记载，云冈石窟内的雕像共10万余尊，由于各种自然应力的所用，目前仅剩5万余尊。近半数的佛像遭到破坏，所以对于云冈石窟的保护迫在眉睫。其中，长期风化作用造成了比较严重的破坏，水害和盐害是造成这一破坏现象的首要因素，本文通过对以往的研究成果中分析水对于云冈石窟的破坏作用效果。
1、云冈石窟水文地质条件
云冈石窟所在地区属大陆性半干旱气候，年平均降雨量423mm。云冈石窟窟区内地层主要是侏罗系中侏罗统云冈组和第四系上更新统（Q3）、中更新统（Q2）以及全新统（Q4），为中粗粒砂岩层，层中有泥岩、砂质泥岩夹层。区内地下水位由于在过去大量煤炭开采而下降很多。窟顶松散层厚度为1-6.6m，入渗条件良好。
2、水害的类型
根据相关资料，窟区中水的来源，大体上有5种：
2.1窟顶降雨直接入渗：
窟顶上的第四系松散层较薄，一般有1-6.6m，更有的地方砂岩直接裸露。在松散层中渗透系数小的粉土与粉 质粘土一般有0.6-3.2m，下部砾石与粉砂厚0.2-3.4m，这就导致了窟顶降水入渗良好。每到雨天，降水可以直接透过窟顶松散层。如第三窟每当降水量较大，二天到三天以后就可以看到东室东、北壁有水渗出。可见该渗水通道较短，对降水较敏感。该破坏形式对窟内石质文物的损害程度是直接的，也是对窟内石质文物破坏程度最大的一种水害形式。
2.2上层滞水：
由于窟区砂岩体中含有较薄的泥岩层，由于泥岩层的渗透系数较小，从窟顶区域的水下渗到泥岩层上，一部分继续向下入渗，另一部分会形成短暂的上层滞水。沿着泥岩层向窟壁方向水平渗出。上层滞水对降雨的反应时间较长，且持续性好，通常出现在降雨后的几天，并持续一段时间。最明显的是2号窟窟下的泉水，该泉水属稳定泉，由于2号窟后山范围大，储水空间足，成为该泉水稳定的补给源。
2.3凝结水：
对窟内雕像产生破坏作用的凝结水共分两种类型。一是窟内有潮湿的水汽，当温度降到露点时，在石雕表面会产生凝结水。二是在地温场作用下，地下水蒸腾，形成水汽，储存在岩石的裂隙中。随着温度降低也会形成凝结水。凝结水会在石雕表面形成一层薄薄的水膜，造成表面潮湿，从而引起风化破坏。
2.4毛细水
由于一些石窟窟内的地面低于外部地面，当降雨量足够大时，容易产生倒灌现象，雨水会倒灌入窟内。岩石孔隙和裂隙较多，会产生毛细现象。毛细水上升，使石窟内窟壁潮湿。
2.5雨水直接冲刷
云冈石窟洞窟的外壁壁面长期暴露在外部，降雨可以直接冲刷外壁壁面，目前已使外壁壁面遭到严重的风化，很多外壁雕刻遭到严重破坏。尤其是第9、10窟窟前立柱，上面雕刻的佛像已荡然无存，由于雨水长期的冲刷，立柱变得越来越细，长期会造成立柱失稳，容易引起安全隐患。
3、治理措施
由于水害的类型偏于复杂，所以对于云冈石窟水的治理往往是多方面结合的。对于凝结水的破坏，需要效果好的封护材料。封护材料选取的首要目的是防止水分进入，而又能使内部的水渗出，就像给石质文物提供了呼吸。目前有学者认为有机聚合物可以担此重任，具体的材料种类是需要进行多次实验来证实的，又能给石质文物提供呼吸，又不能与石质文物的表面发生化学反应，可见，防护材料的选取是很严格且复杂的。
对于石窟外表面的窟壁和立柱的保护，前人提出过给石窟加窟檐，而目前5、6、7、8、9、10等窟均已加设外屋檐，已经取得了较好的防护。虽然外部石窟和立柱受到了保护，但由于加设外层保护，石窟内的空气流通慢，加之石窟内部湿度大，对石窟内石质文物的保护也有一定不利的因素，所以加设窟内湿度调节机以及相关除湿的机器是必要的。
目前，根据钻孔采集的数据显示，地下水位基本低于石窟底板，2号窟泉水也通过相关手段从石窟下方排出。由于地下水的破坏基本可以排除。但在4号窟西侧与5号窟副窟东侧之间的天然冲沟中修建了龙王沟景观（人工修建的从上流下的溪水）可能会抬高地下水位，可见该处要做足防渗处理工作的重要性。
对于窟顶渗水问题，目前國内好多学者建议先将构造裂隙等短程渗流通道用注浆材料注入，将构造裂隙堵住。然后再用膨润土防渗层在窟顶上方做一层“保护膜”。但是施工量巨大，成本极高。可见，构造裂隙的类型、方向、长度需要进行具体细致地测量和统计。防渗层的有效面积需要经过多次计算得到，以用最小的成本做出最大的保护工作。在旧时期窟顶有一些排水沟，但因年代久远，较多地方已经失去了排水的作用，所以应该增加窟顶排水沟的布置，并充分利用东、西两大冲沟这两个天然的排水出口，可将多余的降水通过冲沟排出。
对于解决上层滞水这一难题，目前诸多学者均认为应该进行疏堵结合这一方法，利用注浆材料将节理裂隙堵住，同样的利用柔性防渗层将云冈石窟后方山体顶部进行覆盖保护，以阻止新的降水渗入云冈石窟后方山体，然后在山体顶面做一些抽水井，用来疏导泥岩层上的上层滞水，从而减小对石窟内部窟壁的渗流损害，并可以修筑防水帷幕来将水分进行拦截。
从2002年以来，云冈石窟顶部的防渗工作已采取一些相关的措施，已达到了较好的防渗效果，但是山顶仍然存在许多植树、考古留下的土坑，当降雨的时候容易造成积水，导致渗流的发生。所以应该加以填埋。
4、结语
根据云冈石窟特殊的水文地质条件，采用封堵与疏通相结合的方式最为有效。云冈石窟水害的防治是一个复杂的、长期的过程，要用最小的干预来达到最好的效果。
参考文献：
[1]黄克忠. 水在云冈石窟中的危害及防治[A]. .文物保护技术（1981～1991）[C].：，2010：7.
[2]张红梅，马国栋，速宝玉. 大同云岗石窟文物渗水病害防治方案探讨[J]. 水文地质工程地质，2004，（05）：64-67. [2017-09-24]. DOI：10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2004.05.016
作者简介：
陈殿强（1964- ），男，辽宁海城人，博士研究生，教授级高级工程师，主要从事岩石力学方面研究。
关键词：降水入渗；风化；水害；上层滞水；构造裂隙。
云冈石窟位于山西省大同市西郊，北依五州山，南邻十里河。根据史书记载，云冈石窟内的雕像共10万余尊，由于各种自然应力的所用，目前仅剩5万余尊。近半数的佛像遭到破坏，所以对于云冈石窟的保护迫在眉睫。其中，长期风化作用造成了比较严重的破坏，水害和盐害是造成这一破坏现象的首要因素，本文通过对以往的研究成果中分析水对于云冈石窟的破坏作用效果。
1、云冈石窟水文地质条件
云冈石窟所在地区属大陆性半干旱气候，年平均降雨量423mm。云冈石窟窟区内地层主要是侏罗系中侏罗统云冈组和第四系上更新统（Q3）、中更新统（Q2）以及全新统（Q4），为中粗粒砂岩层，层中有泥岩、砂质泥岩夹层。区内地下水位由于在过去大量煤炭开采而下降很多。窟顶松散层厚度为1-6.6m，入渗条件良好。
2、水害的类型
根据相关资料，窟区中水的来源，大体上有5种：
2.1窟顶降雨直接入渗：
窟顶上的第四系松散层较薄，一般有1-6.6m，更有的地方砂岩直接裸露。在松散层中渗透系数小的粉土与粉 质粘土一般有0.6-3.2m，下部砾石与粉砂厚0.2-3.4m，这就导致了窟顶降水入渗良好。每到雨天，降水可以直接透过窟顶松散层。如第三窟每当降水量较大，二天到三天以后就可以看到东室东、北壁有水渗出。可见该渗水通道较短，对降水较敏感。该破坏形式对窟内石质文物的损害程度是直接的，也是对窟内石质文物破坏程度最大的一种水害形式。
2.2上层滞水：
由于窟区砂岩体中含有较薄的泥岩层，由于泥岩层的渗透系数较小，从窟顶区域的水下渗到泥岩层上，一部分继续向下入渗，另一部分会形成短暂的上层滞水。沿着泥岩层向窟壁方向水平渗出。上层滞水对降雨的反应时间较长，且持续性好，通常出现在降雨后的几天，并持续一段时间。最明显的是2号窟窟下的泉水，该泉水属稳定泉，由于2号窟后山范围大，储水空间足，成为该泉水稳定的补给源。
2.3凝结水：
对窟内雕像产生破坏作用的凝结水共分两种类型。一是窟内有潮湿的水汽，当温度降到露点时，在石雕表面会产生凝结水。二是在地温场作用下，地下水蒸腾，形成水汽，储存在岩石的裂隙中。随着温度降低也会形成凝结水。凝结水会在石雕表面形成一层薄薄的水膜，造成表面潮湿，从而引起风化破坏。
2.4毛细水
由于一些石窟窟内的地面低于外部地面，当降雨量足够大时，容易产生倒灌现象，雨水会倒灌入窟内。岩石孔隙和裂隙较多，会产生毛细现象。毛细水上升，使石窟内窟壁潮湿。
2.5雨水直接冲刷
云冈石窟洞窟的外壁壁面长期暴露在外部，降雨可以直接冲刷外壁壁面，目前已使外壁壁面遭到严重的风化，很多外壁雕刻遭到严重破坏。尤其是第9、10窟窟前立柱，上面雕刻的佛像已荡然无存，由于雨水长期的冲刷，立柱变得越来越细，长期会造成立柱失稳，容易引起安全隐患。
3、治理措施
由于水害的类型偏于复杂，所以对于云冈石窟水的治理往往是多方面结合的。对于凝结水的破坏，需要效果好的封护材料。封护材料选取的首要目的是防止水分进入，而又能使内部的水渗出，就像给石质文物提供了呼吸。目前有学者认为有机聚合物可以担此重任，具体的材料种类是需要进行多次实验来证实的，又能给石质文物提供呼吸，又不能与石质文物的表面发生化学反应，可见，防护材料的选取是很严格且复杂的。
对于石窟外表面的窟壁和立柱的保护，前人提出过给石窟加窟檐，而目前5、6、7、8、9、10等窟均已加设外屋檐，已经取得了较好的防护。虽然外部石窟和立柱受到了保护，但由于加设外层保护，石窟内的空气流通慢，加之石窟内部湿度大，对石窟内石质文物的保护也有一定不利的因素，所以加设窟内湿度调节机以及相关除湿的机器是必要的。
目前，根据钻孔采集的数据显示，地下水位基本低于石窟底板，2号窟泉水也通过相关手段从石窟下方排出。由于地下水的破坏基本可以排除。但在4号窟西侧与5号窟副窟东侧之间的天然冲沟中修建了龙王沟景观（人工修建的从上流下的溪水）可能会抬高地下水位，可见该处要做足防渗处理工作的重要性。
对于窟顶渗水问题，目前國内好多学者建议先将构造裂隙等短程渗流通道用注浆材料注入，将构造裂隙堵住。然后再用膨润土防渗层在窟顶上方做一层“保护膜”。但是施工量巨大，成本极高。可见，构造裂隙的类型、方向、长度需要进行具体细致地测量和统计。防渗层的有效面积需要经过多次计算得到，以用最小的成本做出最大的保护工作。在旧时期窟顶有一些排水沟，但因年代久远，较多地方已经失去了排水的作用，所以应该增加窟顶排水沟的布置，并充分利用东、西两大冲沟这两个天然的排水出口，可将多余的降水通过冲沟排出。
对于解决上层滞水这一难题，目前诸多学者均认为应该进行疏堵结合这一方法，利用注浆材料将节理裂隙堵住，同样的利用柔性防渗层将云冈石窟后方山体顶部进行覆盖保护，以阻止新的降水渗入云冈石窟后方山体，然后在山体顶面做一些抽水井，用来疏导泥岩层上的上层滞水，从而减小对石窟内部窟壁的渗流损害，并可以修筑防水帷幕来将水分进行拦截。
从2002年以来，云冈石窟顶部的防渗工作已采取一些相关的措施，已达到了较好的防渗效果，但是山顶仍然存在许多植树、考古留下的土坑，当降雨的时候容易造成积水，导致渗流的发生。所以应该加以填埋。
4、结语
根据云冈石窟特殊的水文地质条件，采用封堵与疏通相结合的方式最为有效。云冈石窟水害的防治是一个复杂的、长期的过程，要用最小的干预来达到最好的效果。
参考文献：
[1]黄克忠. 水在云冈石窟中的危害及防治[A]. .文物保护技术（1981～1991）[C].：，2010：7.
[2]张红梅，马国栋，速宝玉. 大同云岗石窟文物渗水病害防治方案探讨[J]. 水文地质工程地质，2004，（05）：64-67. [2017-09-24]. DOI：10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2004.05.016
作者简介：
陈殿强（1964- ），男，辽宁海城人，博士研究生，教授级高级工程师，主要从事岩石力学方面研究。