0 引言
1 工程地质勘探方法
根据历史地质填图调查及工程钻探,可将研究区地层划分为人工堆填土、残坡积土、侏罗系中统遂宁组上段的紫红—褐红色粉砂质泥岩及青灰—灰紫色中细粒长石石英粉砂岩4个岩性段。粉砂质泥岩与砂岩呈不等厚的互层状。千手观音地区物探工程测线布置如图1所示。
图1
1.1 探地雷达勘探方法
探地雷达是采用高频电磁波探测地下地质结构与特征的一种地球物理探测技术。它利用的主频为数十兆赫至千兆赫波段的电磁波,以宽频带短脉冲的形式,由地面通过天线发射器发送至地下,经地下目标体或地层界面反射回地面,由雷达天线接受器接收。通过对探地雷达剖面进行处理和解释,便可获得测量剖面下方的地质信息(如地层界面起伏及埋深、地质结构特征等)。
现场工作采用加拿大探头与软件公司生产的EKKO PRO型低频探地雷达系统。天线的中心频率分别为100 MHz、200 MHz,收发距分别为1.0 m或0.5 m;点距分别为0.5 m或0.2 m。
在千手观音南侧山坡地表进行探测,采用中心频率为100 MHz的天线,以探明第四系覆盖层厚度;在垂直贴近西侧的石刻壁面进行的探测工作,采用中心频率为200 MHz的天线,以查明各处岩壁内部是否有裂隙存在;为了查明千手观音造像区砂岩陡壁内部的岩体完整情况,探地雷达勘探自东向西进行垂直勘察,由上至下沿崖壁立面布置分层测线,勘探结果如图2所示。
图2
由图2可知,造像区整体波形变化不大,受脚手架、房屋等环境因素影响,局部波形稍微变化,但未见由裂隙反射造成的异常回波信号。在测线20 m处的异常回波推测为地下管道。在造像区至卧佛脚部的雷达回波信号基本完整,仅在72 m与83.5 m处产生2个裂隙反射的异常回波信号,推测为地下掩埋构成的裂隙。结合钻探等资料分析,造像区的岩体完整性较好,不含隐伏的构造痕迹。
1.2 钻孔CT勘探方法
钻孔电磁波CT法是利用无线电波(工作频率0.5~32 MHz)分别在两个相邻钻孔中发射和接收,根据不同位置上接收的场强的大小,来确定地下不同介质分布的一种勘探方法。当钻孔电磁波CT发出的无线电波在地下不同介质(比如破碎区域和各种不同的溶洞等)传播时,不同的岩体区域对电磁波的吸收系数(β)存在一定的差异。例如:围岩的吸收系数(βo)一般都比破碎带、溶洞等的吸收系数(βs)要小很多,因此,电磁波在围岩背景的场强大,在破碎带和溶洞等区域的场强小,进而表现出负异常;可利用这一特性推断目标地质体的结构和形状,其探测原理与医学CT基本相似。本次勘探利用CT方法查明千手观音造像后侧崖壁岩体的完整性和裂隙分布规律。
图3
综合所有的钻孔CT结果可知,在千手观音崖壁区域,钻孔ZK2的岩体结构总体上是比较完整的,除了南侧部位存在一些破碎裂隙;然而,靠近泉水裂隙的钻孔ZK1中的岩体结构则比较破碎;同样,因为有裂隙通过钻孔ZK3附近,所以该区域岩体结构较差,但钻孔ZK4附近的岩体结构则比较好。于是可以得出千手观音崖壁区域的岩体结构总体较好,仅有裂隙通过的局部区域比较差。
2 地下水勘探与三维模拟
2.1 地下水分布特征
经过勘察分析千手观音石刻造像区的南侧基岩可得,该区域的地下水补给主要有两个来源:大气降水并渗流至地下水和寺庙及周围景区生活用水渗透至地下水,因此,该区域地下水的来源包括大气降水和生活用水对松散堆积层、风化基岩、石刻崖壁渗水的补给。对现场做进一步勘察分析可知,造像区所在区域的地下水类型为基岩裂隙水,千手观音造像区四周呈串珠状分布的台状残丘地形形成了区内高程约为525~530 m的地表分水岭。该区域沟底高程为470~485 m,因此该区内地下水的补给主要是大气降水。
勘探布置的8个钻孔均揭露了地下水,未见干孔。电视探头可以观察到各钻孔的稳定地下水位(图4)。由勘察结果可知,在维摩顶附近的地下水位较高,且较平缓。在配电房附近地下水位坡降变大,在靠近陡崖一线地下水位高程接近崖底且变缓。这可以解释千手观音石刻造像区的地下水分布特征。
图4
2.2 地层的富水性与透水性
根据千手观音石刻造像区探地雷达探测和钻孔CT探测的成果,结合钻探资料和该区域覆盖层的厚度三维立体图(图5),综合分析可得,在该区域南侧至维摩顶段的覆盖层厚度在2.3~6.0 m之间;该区域覆盖层的平均厚度约为3.90 m,并且呈现中部覆盖层薄,两侧覆盖层相对较厚的特征。
图5
物探、钻探及水文地质试验表明,区域地下水位高程为487.70~509.25 m,明显低于覆盖层底板(基岩顶板)496.17~519.30 m。由此可知,在千手观音南坡第四系覆盖层内部, 除大气降水入渗形成的暂时性上层滞水和包气带水外,不存在连续水体形式的地下水。该区域基岩表面存在一定厚度的强—中风化层,厚度大约为0.7~5.8 m。由于基岩风化层具有较好的富水性和透水性,这为降雨入渗提供了储存空间和渗流路径。另外,可以得出本区内泥岩的渗透系数为4.57~4.68×10-7 cm/s,砂岩的渗透系数为2.83~6.42×10-6 cm/s,岩石的渗透性非常差。
2.3 地下水的排泄特征
通过调查发现,大佛湾沟陡崖底部高程485 m左右为研究区内地下水排泄的基准面。该基准面在卧佛脚部泉水处、千手观音东侧构造裂隙部位和华严三圣西侧泥岩夹层区域出现3个渗水点。因此,在该区域进行了大气降雨及地下水径流模式的研究,并绘制了三维模型(图6)。
图6
综合泥岩的分布特征和压水试验资料可知,该区域地下水的分水岭基本上是在千手观音至维摩顶区域,大气降水后继续垂直下渗,朝东、西两个方向各自渗流。千手观音造像区正位于该地下水分水岭的脊部,受地下水影响的可能性较小。
3 结论
根据千手观音等文物不可再生的特点,分别采用了探地雷达勘探方法和钻孔CT勘探方法两种无损探测方法在大足千手观音的岩土工程中进行了勘察,结合水文地质条件研究,认为勘探区域内砂岩的透水性很弱,裂隙和破碎带构成了地下水的储存空间和渗流通道;指出了勘探区域内构造裂、发育的层面裂隙及平行于陡壁的卸荷裂隙;卸荷裂隙、构造裂隙、层面裂隙相互交切,构成了区内的渗水裂隙网络系统,成为地下水的渗流通道和储存空间。
参考文献
重庆大足石刻千手观音造像区地下水渗流机制分析
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1005-1538.2009.04.001
URL
[本文引用: 1]
为研究渗水病害在重庆大足宝顶山千手观音本体修复加固工程中产生的影响，通过现场调查、钻探和钻孔压水实验，分析研究岩体透水性和地下水渗流机制。结果表明，千手观音造像区后部崖体完整性较好，没有渗水构造裂隙存在，不受地下水的影响。
重庆大足千手观音便携X探伤调查及初步研究
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1005-1538.2012.04.007
URL
[本文引用: 1]
石质文物本体在长期自然风化作用下形成粉化和裂隙等病害，其存在将导致石质雕刻品各部分密度的差异，而泥质镶嵌和包裹引起的材质改变及雕刻品厚度的变化，都将影响X射线的吸收效果。当X射线穿透石质雕刻品时，置于其背面的照相胶片上，将记录由透射X射线产生的潜像，经扫描仪处理．使之转变为显著灰度差的影像，据此分析石质雕刻品金箔包裹的本体病害情况和保存状态。为此，用此技术对重庆大足千手观音进行历时一个多月的X探伤调查。结果显示，千手观音石质雕刻品的金箔包裹本体存在不同程度的风化和裂隙，而其历止上泥质修补及补接状况，也一目了然，从而弥补了传统病害调查的不足。本项调查为大足千手观音的修复保护提供了重要的依据，也可为千手观音的修复史研究提供有价值的信息。
岩体工程特性现场测试方法及其成果相关性研究
[J].正确和快速地对工程现场岩体质量评价及对岩体抗剪强度参数确定可 以为工程设计与施工中的决策提供重要的依据,目前这仍然是工程界的一个难点问题.利用引进的岩石钻孔剪切仪,结合向家坝水电站工程坝基岩体质量检测工作, 进行了现场岩体的钻孔剪切试验,并结合在相同钻孔中进行的岩体声波与岩体钻孔弹性模量测试,对3种测试方法得到的试验成果进行相关分析,分别建立剪切强度 参数与岩体声波波速、岩体声波波速与弹性模量以及剪切强度参数与弹性模量之间的经验公式,利用这些已建立的经验公式估算岩体的力学特性参数分别与规范和向 家坝相关岩体力学参数建议值进行比较分析.结果表明建立的经验公式可以为岩体工程中设计、施工与运行阶段中的力学强度参数的确定提供重要的参考与借鉴.
地球物理探测技术在大足石刻保护中的应用
[J].
DOI:10.11720/wtyht.2013.1.26
URL
[本文引用: 1]
On account of the influence of natural and man-made factor, there have been serious geological diseases in Dazu Rock Carvings. The paper expounded the application of geophysical technologies in the conservation of Dazu Rock Carvings, including high-density resistivity method, electromagnetic wave computerized tomography (CT) technology,borehole television technology and geological radar technology, and so on. The plane distribution rule of the main water bearing structures, the spatial distribution pattern of the aquifer, the distribution of the Quaternary overburden and the structural characteristics of rock masses which the rock paintings occurreto was ascertained through the methods mentioned above. A ideal results is achieved and provides the basis for the conservation of Dazu Rock Carvings.
重庆大足千手观音金箔表面变色原因探讨
[J].通过对大足的千手观音的金箔进行三维视频显微分析、扫描电镜分析（能谱仪）、红外光谱分析和 色差计分析，对比主像两侧金箔表面物质组成，并进一步探讨金箔表面变色的原因。结果发现，暗色金箔表面含有大量CaSO4颗粒，而亮色金箔表面却未发现石 膏产物，且暗色金箔表面覆盖物和其下金胶油上都分布有大量的CaSO4颗粒。
从千手观音造像修复看传统工艺与现代科技的结合与运用
[J].建自南宋的重庆大足石刻千手观音造像是宝贵的不可移动文物,具有非凡的历史、文化、宗教等价值,已被列入"世界文化遗产",因长期的气候、地质侵害,已有严重损毁,亟待修复。中国文化遗产保护研究院牵头组成的修复工程组在实施过程中采取了修复与研究相结合的方式,配合使用传统与现代工艺,注重材料的安全性与可逆性。工程结合传统与现代的工作方法,在石刻髹漆贴金造像修复办法的研究、文物保存环境研究等多个方面显示了一定的先进性。此次工程成果可以为以后我国文物修复理念和技术的发展提供一定的参考,促进形成更加科学、先进的文物保护办法。
从一片大足石刻千手观音表面金箔分析获得的信息
[J].
DOI:10.3969/j.1000-6281.2013.01.015
URL
[本文引用: 1]
通过对一片大足千手观音脱落金箔的扫描电镜分析,发现了石刻贴金的工艺特征,如金箔的表面形态,金箔的成分,金箔之间的叠压关系,金箔与大漆的叠压关系,以及贴金过程中的缺陷。这些分析研究为了解大足石刻千手观音的制作工艺提供了科学信息,也为千手观音的修复提供了技术支持。
千手观音造像石质本体修复研究
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1674-9677.2013.03.003
URL
[本文引用: 1]
石质本体修复是大足石刻千手观音造像抢救性保护工程的重要环节,本文针对千手观音造像保存现状,从石质本体基本特性和环境因素等方面分析劣化机理,依据工程地质勘察等研究成果,在实验室试验、现场试验的基础上,选择典型病害区域开展石质本体局部修复试验及技术路线研究,确定了醋酸纤维素材料ZB-WB-S为石质本体修复材料,探索出了合适的修复工艺。在总体保护修复方案获得审批后,分区域开展石质本体加固、补形等修复工作,并在修复工作开展中不断改进和完善施工工艺,通过对修复效果检测及跟踪监测,基本达到了预期修复效果与目标,恢复了千手观音造像的稳定性和完整性,最大限度保留了千手观音雕刻形态的历史信息,为下一步造像表面髹漆贴金和彩绘修复提供了良好的操作条件。
地下松散层内疏放水钻孔溃砂量模拟试验
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-3665.2011.03.003
URL
[本文引用: 1]
本文通过室内模型试验研究地下疏放钻孔揭穿松散含水层时影响溃砂量大小的因素，试验模拟了6 种不同直径的疏放水钻孔揭露4种不同粒径的含水砂层时，溃砂量与钻孔直径和砂粒径之间的关系。试验表明：砂粒径越小，最终溃砂量越大。对于同一粒径的砂来 说，钻孑L直径越大，溃砂的速度越快，溃砂量随时间呈直线下降；钻孔直径小于15mm时，溃砂速度比较缓，溃砂量随时间变化的曲线为抛物线。
不可移动文物保存环境研究——以千手观音造像环境监测与维护方案为例
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1674-9677.2013.03.007
URL
[本文引用: 1]
为充分了解环境因素对千手观音造像受损的影响,准确科学评估千手观音造像损害破坏的机制,2008年8月至2012年12月间对千手观音造像所在的微环境进行了气象和环境空气质量监测,检测了大气颗粒物、雨水、雾水和凝结水成分,同时对脱落的金箔进行破坏机理分析.研究结果表明,千手观音造像所在环境的相对湿度较高、且大气颗粒物污染严重；颗粒物呈酸性,含有较高浓度的硫酸根和硝酸根；造像表面的凝结水中除含有高浓度的硫酸根和硝酸根外,还含有高浓度氯离子,且酸性较高,对千手观音造像存在潜在的破坏作用.本文在此基础上提出了千手观音维护方案,为不可移动文物的保护工作提供参考.
水下模型地形超声成像分析与实时测量
[J].
DOI:10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2016.05.04
URL
[本文引用: 1]
针对水利工程试验中水下模型地形的测量问题,分析比较了高频超声回波信号与阵列超声成像信号特征,并提出了一种超声成像测量方法。该方法直接利用高频超声成像仪获取水下模型地形的实时图像,通过分析提取图像中的地形成像亮带线,从而实现水下模型地形的快速无接触实时测量。结果表明基于高频超声成像的测量方法能够有效地规避水中悬浮粒子对水下模型地形测量的干扰,能够实现地形的实时测量,测量误差在3个像素宽（1.8 mm）以内。该方法自适应性强,速度快,分辨率高,为水下模型地形的动态分析与实时测量提供了一种有效途径,并已运用到实际工程中。
三维激光扫描技术在岩土文物保护中的应用
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1005-1538.2011.04.016
URL
[本文引用: 1]
三维激光扫描是近年来飞跃发展的一项高新测绘与信息技术,在文物保护中发挥了重要作用介绍了三维激光扫描技术的主要特点,从岩土文物保护需求出发,结合实际文物保护工程,重点介绍了三维激光扫描技术在文物信息留存、虚拟修复、监测等方面的应用,最后指出三维扫描技术在岩土文物保护中的心用与发展须与保护需求紧密结合,而硬软件的改进完善及相关技术的集成心用亦是重要研究方向。
