盂县藏山祠周边岩体工程地质特征研究

范 潇，闫宏彬，温晓龙，齐彦明，黄 宇

（1.云冈石窟研究院，山西大同 037007；2.山西云冈文物保护修复有限责任公司，山西大同 037007；3.辽宁有色地质一〇一队有限责任公司，辽宁抚顺 113006）

藏山祠坐落于太行山西麓、山西省东大门的阳泉市盂县北18公里处，地理位置在北纬38°13′18.6″与东经113°17′56.6″区域之间，海拔高度为1 087米，东临石家庄，西接太原市，南望娘子关，北倚五台山和西柏坡。藏山因春秋时期程婴于此藏匿“赵氏孤儿”而得名[1]。藏山祠始建年代无以考证，据现存《神泉里藏山神庙记》碑载推断，最晚为金大定十二年（1172）。2013年3月被列入第七批全国重点文物保护单位。

藏山祠周边岩体以白云岩和石灰岩为主，上方崖壁高差约80 米。由于该区域节理发育，与近水平层理交错切割，形成大片的危岩区域，这些区域除了位于古建筑上方外，也是游客游览的必经之路，对古建筑本体和游客都是重大威胁，加之该区域地质构造作用强烈，一些危岩体的稳定系数预估已经接近临界状态，在藏山祠建筑群之间还有多处近期坠落形成的“夜来石”，个体较大，皆是上方危岩体崩塌坠落而来，也说明了藏山祠周边的岩体稳定性十分脆弱。

1 区域地质特征

1.1 地貌

本区处于太行山中部西麓，地势总趋势为西高东低，丘陵起伏，大部分为石质和土石山区，经长期水流切割，风化剥蚀，使岩层裸露。藏山祠所处区域地势平坦，周边为群山环绕，高低落差极大，仅通过若干峡谷与周边相通。

1.2 地层岩性

区域资料显示[2]，藏山风景区主要出露奥陶系地层，属于吕梁山-太行山分区，由老到新依次发育奥陶系下统亮甲山组白云岩（O1l）（也有资料把亮甲山组划为三山子组三段[3]）和奥陶系中统下马家沟组(O2x)。

经过实地勘察结合区域地质资料，将研究区地层划分为三个层位，岩性特征，见表1。藏山祠周边以第①层白云岩为主，第②、③层位于其正上方。

表1 藏山祠周边岩体岩性特征

2 藏山祠周边岩体工程地质特征

2.1 矿物组成及微观形态

对藏山祠周边岩石样品薄片在偏光显微镜放大40倍观察，其显微照片，见图1、图2。岩性为粉晶、细晶含灰质白云岩，呈晶粒结构，晶粒大小0.01～0.05 mm不等，块状构造。岩石主要矿物成分为白云石和方解石，两者含量约占岩石的95%以上，其中白云石含量在75%以上，方解石多以填充物及脉状分布，此外还含有约5%的粘土矿物和其他碎屑。

图1 细晶含灰质白云岩（放大倍数4×10）

图2 粉晶含灰质白云岩（放大倍数4×10）

2.2 物理性质

按照GB/T23561《煤和岩石物理力学性质测定方法》，采用万能压力机、电子天平和鼓风干燥箱等设备对藏山祠周边岩体3组岩石进行物理、水理和力学性质指标测试，实验环境条件温度22 ℃，湿度38%，测试结果，见表2。

表2 藏山祠周边岩体物理、水理、力学测试结果

测试结果显示，岩石天然密度在2.78～2.82 g/cm3之间，略大于白云岩经验数据2.1～2.7 g/cm3和石灰岩经验数据1.8～2.6 g/cm3[4]，说明藏山祠周边岩石较为致密，不易风化，但因其主要成分为白云石和方解石，在酸雨条件下易发生溶蚀。

2.3 水理性质

虽然藏山祠所在区域冬季气温在0℃上下波动，但其岩石含水率仅为0.04～0.08%，同时岩石属于坚硬岩类，因而冻融作用对岩石强度的影响不大。

2.4 力学性质

岩石天然抗压强度为55.7～66.2 MPa，属于硬质岩，饱和抗压强度为51.7～61.6 MPa，软化系数0.93～0.94，浸水后强度变化不明显，属于不软化岩石，抗水抗风化性和抗冻性较强。

岩石抗拉强度3.39～4.33 MPa，内摩擦角36.5～38.8°，粘聚力5.74～6.66 MPa，内部结合程度较好。

3 藏山祠周边岩体主要工程地质问题

藏山祠周边岩体主要存在的工程地质问题是裂隙发育、溶蚀和崩塌，而岩石风化对岩体的影响相对较轻。

3.1 岩体裂隙

藏山祠周边岩体裂隙主要受层理和节理控制，风化裂隙仅在水流聚集的地方发育。层理结合较紧密，产状平缓，倾角在4～10°之间，仅在临空区域裂开。岩体结构稳定性主要受节理影响，节理走向主要集中在340～20°和80～100°两个区间内，且以近SN 向为主，节理走向分布，见图3。两组节理近垂直，倾角均大于80°，导致岩体被切割成长柱状，成为岩体发生崩塌的诱因。

图3 藏山祠周边岩体节理走向玫瑰花图

3.2 溶蚀

区内水文地质条件较发育，藏山祠东侧八角亭处的“滴水岩”景观，就是常年有地表水活动形成的，其水量受大气降水影响，冬季水少时形成冰柱，该瀑布对周边岩体不断向内溶蚀，并使上方岩石悬空。此外，由于区内岩石均为石灰岩和白云岩，因而溶洞十分发育，特别是在藏山祠上方的石灰岩中，溶洞更是成片发育，位于藏山祠上方“拜水洞”景观就是溶蚀作用形成的较大溶洞。裂隙的发育会加大溶蚀范围从而削弱结构面的力学性质，加速岩体崩塌。

3.3 危岩崩塌

藏山祠周边岩体遭受过多期多向的构造作用，层面、断层、节理裂隙等软弱结构面极其发育。由于崖壁岩体持续风化崩解，在小型块石风化掉落的同时，形成的凹腔越来越大，上部岩体悬空区域也不断增大，岩体处于持续卸荷状态，卸荷裂隙有逐渐加宽的趋势，加上较强烈的区域地质构造作用，危岩体的整体稳定性也受到一定的影响。若任其进一步发展，在暴雨、地震等不良作用下，现处于临界稳定状态的危岩体将有发生大规模的崩塌的风险，对下方游客的人身安全和古建筑群的安全保存构成直接威胁。

4 结论

藏山祠古建筑群周边岩石类型主要为白云岩和石灰岩，物理力学性质较好，但岩体在早期强烈的构造作用下，近垂直相交的陡立节理十分发育，岩体延节理面被切割成长柱状，同时由于岩体长期暴露在自然界中，晚期自然界各种营力的综合作用使原本构造裂隙十分发育的岩体愈发破碎，危岩体极为发育。受自重作用，不断发生坠落坍塌，由于上部岩体失去支撑作用，其结构稳定性不断降低，岩体继续发生卸荷变形，一些危岩体的应力集中部位已发生明显开裂，如果发生崩塌或倾倒，落下的较大危岩会对下方的古建筑群会造成毁灭性的打击，同时威胁游客的人身安全，亟需对危岩进行加固治理。