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花山岩画因其规模宏大,场面壮观,图像众多而闻名于世。花山地处广西省宁明县驮龙乡耀达村明江右岸,距宁明县城14.5km,水路25公里。临江峭壁上布满了赭红色的古代岩画,岩画区域宽约172m,最高处距江面约90m,最低处距江面约30m,面积约为8000多㎡。整个画面中的各种图像组成了111组神秘的图画,是战国至东汉时期壮旅先民驮越人巫术活动留下来的遗迹,具有重要的历史、文化、艺术和科学价值。几千年来,花山岩画在自然地质营力的作用下,产生了严重的环境地质病害。这些病害使岩画艺术品遭到了较严重的破坏,必须尽快采取紧急措施进行抢救性保护。
前期的环境地质调查表明,受强风化作用形成的岩画剥落病害是该区最为严重的病害。以石灰岩为主的地层岩性是岩画剥落的内因,风化作用导致岩画附着岩体的力学性质弱化,强度参数降低,尤其表现在变形模量和内聚力的变化上。由于岩体出现大量裂隙,各种风化营力更易侵入,造成岩体进一步松弛、变形,直至剥落。剥落病害造成大面积的岩画掉落缺失,从而使岩画失去了艺术价值。
从花山岩画剥落病害的机理分析可知,加固即将剥落的开裂岩体是治理剥落病害的最根本途径。结合岩画区内特殊的环境条件、岩性寺征和岩体结构,粘结首先从裂隙灌浆方面进行。现场试验选取水硬性石灰进行灌注效果检验,室内进行了水硬性石灰灌浆料配方的筛选研究,这也是水硬性石灰材料在国内首次应用到石质文物保护领域。结合室内试验和现场试验所得出的各种材料性能参数,综合比较各种灌浆料配方的微观结构特征、力学性能和抗风化性能,确定适用于岩画裂隙灌浆的性能优越的配方。
文章从以下几个方面展开论述:第一,论述区内地质环境条件和病害;第二,开裂剥落病害的风化类型和开裂机理分析;第三,论述灌浆粘结材料的室内试验研究;第四,论述现场灌浆试验研究。通过本次研究,可得出如下结论:
1、从气候环境条件看,花山岩画属于温暖亚热带季风型气候,高温多雨。地貌上属于岩溶峰丛洼地。岩画区主要地层为中石炭系黄龙组(C2h)浅灰色~灰色厚层~巨厚层状生物碎屑微~泥晶灰岩生物碎屑灰岩。岩石主要成分为方解石和少量白云石,岩石结构相对致密。花山岩画就分布在该地层形成的临江崖壁上。裂隙发育是导致花山岩画岩体开裂、脱落的主要原因。选择适当的灌浆粘结材料和工艺技术,对开裂岩体加固保护防止剥落是很有必要的。
2、室内试验表明:水泥类灌浆料可塑性好,硬化较快,强度高,收缩性小,但不适宜于石灰岩质文物;石灰类灌浆料可塑性好,硬化较慢,强度低,韧性好,吸湿性强,但收缩性较大不宜作为粘结材料:水硬性石灰灌浆料是一类有别于传统石灰材料与水泥材料的一种天然无机材料,兼有石灰与水泥的优点,低收缩、耐盐、适中的抗压与抗折强度,且粘结力强,非常适合开裂岩体的灌浆粘结。
3、通过水硬性石灰灌浆料配方的试验筛选,确定了四种粘结加固材料配方,分别针对不同裂隙宽度的开裂岩体进行灌浆粘结。
4、通过现场验观察可知,水硬性石灰灌浆料现场施工工艺简单,灌注效果比较好,无环境污染,与原岩体的结合更具有协调性。