浅谈华盖寺石窟地质灾害问题及其防治对策

2023-07-14颉小杰

收藏与投资 2023年6期

摘要：在漫长的历史长河中，华盖寺石窟受其周边地质、自然和人为等因素的影响，其山体地质构造和环境载体发生了巨大变化，崖体中生成了大量的裂隙，外部出现了局部危岩体和欠稳定、不稳定边坡，从而导致石窟、建筑所依附的山体存在滑坡、危岩崩塌、岩块脱落等地质灾害风险，严重威胁崖体的完整性和石窟本体的安全。本文从华盖寺石窟的基本地质条件、地质灾害的成因、种类以及防治措施等方面进行初步、浅显的探讨，希望对华盖寺石窟的保护有所裨益。

关键词：华盖寺石窟；地质条件；地质灾害种类；防治措施

一、华盖寺石窟概况及其价值

（一）华盖寺石窟概况

华盖寺位于甘谷县城西十公里的二十里铺村南山坳，因山形状如华盖而得名。2003年，甘肃省人民政府公布甘谷县华盖寺石窟为省级文物保护单位。它地处北纬34°31′至35°03′之间，东经104°58′至105°31′，始凿于约元泰定年间（1324—1328年），历经清代维修。文献记载，清乾隆三十九年（1774年），从原址迁移至二十里铺村南山重建。华盖寺现存规模中，可编号石窟有27个，保存完整的石窟有23个，其中最高的第23窟距地面66米，窟深5.2米，宽2.1米，高1.9米。窟内塑有释迦牟尼塑像一尊，墙壁上有元代绘制的《唐僧取经图》和《唐僧取经归来图》两幅壁画。临近的其他石窟内多系清代塑像作品，有无量祖师、千手千眼佛、伏羲等塑像。石窟中的造像均为泥塑，凝聚着人们对真、善、美的追求，是甘肃东部宗教文化和社会形态的高度缩影，对研究陇东南地区石窟、造像、壁画艺术具有重要的价值和意义，充分展示了当地泥塑造像艺术当时的发展水平。

（二）华盖寺石窟的价值

1.历史价值

华盖寺石窟是一个信仰多元化的石窟。据调查，其塑像和壁画的题材主要包括四大类：儒家、佛教、道教、祖先崇拜等。其中有儒教题材的洞窟1个，塑孔子像；佛教题材的洞窟有4个，即灵湫洞、地藏洞、十八臂观音洞、释迦洞；道教洞窟有8个，即丘祖洞、三星洞、灵官洞、玉皇洞、药王洞、太上老君洞、灵宝道君洞、无量祖师洞、太乙真人洞；祖先崇拜的洞窟有两个，即伏羲洞和鲁班洞。可以明显地看出，道教洞窟居多，大约占造像窟总数的二分之一。华盖寺石窟保存了明朝早期到清朝中期的塑像，华盖寺石窟具有明确纪年的石窟，最早创建于元代，清朝时期重修，真实地反映了该地区的历史和儒家、佛教、道教发展状况以及人们对祖先的崇拜状况。

2.艺术价值

华盖寺石窟南依群山，北临渭水，山势险峻，一峰突起，远望犹如一把绿璎覆顶、红缦垂边的华盖依山而立。山崖峭壁上，大大小小洞窟蜂窝状参差分布，整体布局呈“之”字形有序排列，凌空栈道，相互通连。窟内佛、菩萨造像体形清瘦，神态俊美，是优美精致的古代泥塑作品。“整体塑像着装服饰也摆脱了外来艺术的影响，趋于世俗化、民族化，体现了当时社会阶层审美情趣的转变和宗教中国化的演变。”[1]编号23号窟西墙、东墙上分别绘有《唐僧取经图》和《唐僧取经归来图》，据考证应为元代壁画作品，是甘肃省东部现存极为罕见的两处唐僧取经题材壁画，更是壁画艺术中的珍品。

二、华盖寺石窟地质灾害问题

华盖寺石窟的重点保护范围包括石窟摩崖造像本體、摩崖塑像所依附的崖体及相关自然环境等，都是石窟历史价值和科学价值的载体。目前，华盖寺石窟所依附的崖体高陡险峻，各种成因的裂隙密集发育，崖体存在严重的岩体松弛卸荷现象，形成形态和规模各异的危岩体。近年来已发生多次崩塌和落石，严重威胁石窟本体的安全、整个石窟区岩体的完整性及长期存留性和石窟区游人、工作人员的生命财产安全，石窟区冲沟洪水冲刷威胁平台建筑的安全，天王殿边坡已有砖砌和石砌挡墙发生开裂，顶部建筑（天王殿、三爷殿、僧房、灶房等），尤其是天王殿建筑屋顶、墙体及地面出现大量裂缝，边坡稳定性差，严重威胁建筑及人员的安全。因此，应对华盖寺石窟区进行全面的危岩体加固处理，冲沟水害治理，边坡加固，延长珍贵历史文物载体的保存期，保护基础设施、建筑及人员安全。

（一）基本地质条件

华盖寺石窟地处甘谷县城西南部山地，附近有较深的狭窄山谷分布。该区域内虽然部分岩体、山体被天然次生乔灌林和绿草、绿苔覆盖，但仍有大部分岩体裸露，加之太阳暴晒，风雨长期侵蚀，导致文物本体地质结构松散，岩体分化、脱落较为严重。

（二）地质问题主要成因

石窟区崖体发育有卸荷裂隙、软弱层理面、顺倾结构面和差异风化形成的岩腔，岩体成分基本以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主。常年的风化侵蚀、岩体外部变形和内部结构细微变化导致局部形成块状危石和危岩体。其中部分裂隙已经直接切割洞窟及窟内造像，危及石窟造像的安全和长期保存。石窟开凿于相对较完整的厚层状砂砾岩中，但在自重卸荷、动静水压、地震力等自然引力作用下有的岩体形成危岩，直接危及洞窟文物的安全。岩体层为层状砂砾岩，岩层近水平，岩性较均一，岩体较完整，由于岩体底部风化掏蚀形成岩腔，石窟岩体受裂隙切割，累积发展有加剧岩体变形，导致岩体沿结构面逐级崩塌的趋势。基底岩腔将不断扩大、加深，卸荷裂隙进一步扩大，最后将发展成拉裂式或倾倒式崩塌；在自重、动静水压等作用下，沿顺倾结构面易发生滑移崩塌，影响整个崖体的稳定。危岩体及渗水所依附的卸荷裂隙，岩体内主要充填大量粘土及腐殖质，给灌木生长提供了有机质养分。同时崖体植物的根茎沿着已经张开的裂隙生长蔓延，并随着植物的繁衍和滋长，根茎支撑部分岩块裂隙不断变大，最终导致与石窟原崖体分离、剥落，从而形成危岩体，对崖体的整体稳定性造成不利影响。

（三）地质灾害种类及位置

石窟区崖体因卸荷裂隙、软弱层理面、顺倾结构面和差异风化形成的岩腔，在外部自然环境、人为环境影响和内部岩体结构变化影响下，部分山体上出现较大的块状危石和危岩体，这些不利变形在自然引力作用下不断加剧，最终崩塌，形成目前的崖体结构形态。其中部分裂隙已经直接切割洞窟及窟内造像，危及石窟造像的安全和长期保存。石窟开凿于相对较完整的厚层状砂砾岩中，但在自重卸荷、动静水压、地震力等自然引力作用下有的岩体形成危岩，直接危及洞窟文物的安全。经现场详细勘察，华盖寺石窟崖体共发育24条裂隙。

（四）危害性及发展趋势分析

华盖寺石窟崖体为裸露的砂砾岩，崖体发育有卸荷裂隙、构造裂隙、差异风化形成的岩腔，卸荷裂隙、构造裂隙、风化岩腔和构造面相互组合，切割疏松的岩体、岩石，在局部裂隙发育密集，岩体应力集中的部分形成块状、楔形体危岩。通过对华盖寺石窟依附山体的地质调查，该区域内崖体危岩变形具有以下四个特点：

一是危岩失稳破坏主要表现为滑动式危岩、坠落式危岩、倾倒式危岩三种形态，不同的形态在平面变形迹象较小，立面上变形迹象较大，垂直方向上变形破坏严重，断面层上变形形态、体量、方式复杂等。

二是危岩从控制条件和失稳机理上多为悬臂式危岩，以多不规则块状、楔形体状为主，碎裂小块状较少。变形方式集中反映为前缘岩体表面岩体由于构造裂隙、卸荷裂隙、软弱夹层或透镜体及岩腔、卸荷带的发育。地质结构失稳后运动方式多为岩体崩塌、坠落。

三是岩体长期变形周期存在一定规律性，但变形崩落时间突发性明显，存在不可控性。根据对近年来发生的岩体崩塌、脱落等情况的调查分析发现，崩塌、脱落等情况一般集中在暴雨天气过后，阳光暴晒强烈，水分快速蒸发的夏季，说明长期崩塌与雨季降雨量有很大关系。同时发现存在震后岩体脱落现象，说明当地及周边区域的地震灾害也严重影响石窟岩体稳定性。

四是石窟整体岩体原始结构面破损严重、活动频繁，新生结构面形态失稳，风化、破损严重，导致崖体上存在的多处危岩体，分布面较广，崩塌、脱落系数较大。崖体内平行于崖面的卸荷裂隙、层理面、构造裂隙、相互切割，以及软弱泥岩夹层差异风化形成的岩腔凹槽，使得岩体结构破碎，底部悬空易于形成危岩，向着临空方向崩塌变形。历经多种自然营力的长期作用，近年来崩塌变形趋势加剧，给整个华盖寺石窟带来重大安全隐患。

三、华盖寺石窟地质灾害问题的治理措施

一是贯彻文物保护方针，对石窟环境进行全面保护。“既要保护石窟的平面布局、立面形态及周围空间环境的协调统一，又要保护文物区域的时代痕迹，保存其完整的历史信息。”[2]开展地质工程，但不允许对文物体造成新的破坏和影响。为确保崖壁的长期安全稳定、游客及保护管理人员的安全，应对文物本体及附属地质进行全面勘察和分析，科学判断华盖寺石窟潜在地质灾害隐患的类型，在此基础上，再研究具体的地质防治措施，进行保护加固。

二是对于石窟本体的保护和地质灾害防治，建议结合“崖壁加固、冲沟治理、环境整治”三个部分来进行综合治理，并运用“锚杆支撑固定、注浆黏沾修复”的危岩体锚固技术，对文物本体进行加固保护，对危岩体不稳定结构进行隐蔽性注浆。根据危岩体病害的发生原因及程度轻重，具体布局锚杆位置、科学设定锚杆角度、合理选用锚杆尺寸。根据危岩体缝隙的实际情况，选择封堵、灌浆、注浆等方式进行隐蔽性修复加固。

三是在文物本体上施加锚杆时，需对锚杆的安设位置进行充分研究，原则要避开相邻基础及石窟窟门、文物本体等附属建筑，减小锚固体对文物本体的扰动，避免出现单个锚固体设计承载力过大而对岩土体内部应力场出现较大扰动。对危岩体裂隙进行隐蔽性结构加固措施时，应采取封堵和灌浆的方式。

首先，为了保证对危岩体裂隙注浆处理的加固质量和黏结强度，必须先对岩体裂隙上存在的杂质进行清理。大裂隙清理后应保证基本无泥质充填物，小裂隙一定要将细微填充杂质彻底清理，或转送到裂隙安全位置。同时还应控制裂隙清理、冲洗时的强度和压力，严格控制岩体冲洗时间时长，预防危岩体因受力不均衡或震动强度过大而引起的危岩体、岩块剥离脱落，或因冲洗强度和时长，而加大岩体自身重量，降低危岩体自然胶结强度，从而影响加固修复质量。其次，采用超细水泥注浆加固，注浆前先危岩区宽大裂隙张开裂缝采用环氧砂浆进行封堵，封堵后做渗水试验，即用少量水渗入裂隙，检查封堵质量，裂隙不发生任何渗水情况才可正式注浆。

四、结语

华盖寺石窟地质灾害的防治问题涉及学科领域广泛、技术含量密集、实施难度较大的文物本体保护工程。我们要坚持“早发现，早治理；一次根治，不留后患，综合治理”的原则，结合文物本体依附山体危岩体存在的地理地形、地质类型和具体保护对象的重要性，研究提出多个病害预防和灾害治理方案，认真分析比选，选择防护方式科学、施工技术先进、工程造价合理的方案。这样既可以减少病害治理总投入，又能保证石窟的长久安全。上述关于华盖寺石窟地质灾害的分析和防治措施的相关论述，仅为基于个人的研究所得出的见解，需要在以后再更进一步完善充实。