龙游石窟砂岩风化特征研究

风化是龙游石窟保护和向游人开放参观时所面临的主要病害和急待解决的问题。在对浙江省龙游石窟砂岩岩矿分析、泥质胶结物中黏土矿物和地表、洞室渗水分析研究的基础上,模拟石窟客观环境条件,对石窟砂岩在盐溶液中反复浸泡,进行加速风化试验。其试验研究方法是,设置NaCl,Na2SO4饱和溶液和蒸馏水作为对比试验的浸泡液,将石窟砂岩试样在浸泡液中进行反复浸泡–干燥循环试验,每次试样干燥后测定其弹性波速。试验研究表明:Na2SO4,NaCl等可溶盐的参与,大大加速砂岩的风化速度;在洞室的渗水中所含SO 42?,C l?等离子的浓度越高,加速砂岩风化速度的作用越明显;SO 24?较C l?加速砂岩风化的作用更大。

关于龙游石窟斜顶“设计”中工程科学问题的探讨

浙江省西部龙游县的龙游大型古地下洞室群由 24 个洞室组成,该洞室群开挖于 2000 年前。通过现场调查发现,龙游石窟不仅以其独特的“设计”方式(斜顶、熨斗形岩柱以及斜墙等)及其所蕴藏的岩石力学信息,闪烁着我国古人在地下工程科学和技术方面的智慧光芒,而且充满待解的疑团。正因为如此,它已引起许多岩石力学学家和工程地质学家的关注。作者从现场工程地质调查和三维数值计算入手,对龙游石窟的斜顶“设计”所蕴含的工程科学问题进行了分析。结果发现:(1) 从工程地质调查入手,龙游石窟各洞室顶板的倾向和倾角基本与岩层的倾向和倾角一致,这就说明斜顶“设计”是古人在满足某种建造目的的前提下巧妙运用地下结构的特点和地质条件的产物;(2) 三维数值计算结果表明,斜顶“设计”可以有效地改善洞室围岩的应力条件,减小顶板下沉量和边墙的侧向外鼓变形,这对洞室的稳定都极为有利。由此可见,古人所采用的斜顶设计是一种很好地解决超浅埋问题的方法,从中可以看到古人的智慧。

龙游石窟结构的力学思想

龙游大型地下石窟群埋藏浅、跨度大,且位于软岩中。千年以来保持稳定的重要原因,除了岩体的完整性较好和洞体内所充满的水对洞顶的支撑作用以外,就是采用了比较特殊的结构形式。石窟在纵向分别利用了斜顶结构,在横向采用了拱状结构,加大柱纵向支撑长度的鱼尾形柱结构和扩大柱端头的柱帽结构。将这些结构形式与现代结构力学原理相比较发现,它们完全符合现代结构力学的原理,是科学的。它们体现了古人的结构力学思想,折射出了我国古人的智慧和创造力。通过发掘和研究石窟蕴涵的结构力学思想,可以做到古为今用,指导目前越来越多的地下工程建设。

龙游石窟1～3号洞室稳定性分析及安全通道路线的选择

龙游石窟是一个大型古地下洞室群,具有重要文物价值。但龙游石窟正面临着风化速度加快,围岩变形破坏越来越严重等问题。在洞室群内部设置安全通道的方法是保证旅游安全和实现洞室群长期保护的一个重要措施。为制定设计安全通道的合理方案,对洞室群分布区的变形破坏现象进行了现场地质调查,并根据调查结果重点分析了洞室群洞口区域、顶板、公共边墙和岩柱的变形破坏特征。并利用有限差分程序FLAC3D进行了数值计算分析,对安全通道所经过区域的洞室围岩稳定性进行了评价。在计算过程中,利用网格单元的安全系数计算方法对比分析了安全通道的不同设计方案,初步确定了龙游地下洞室群1～3号洞室安全通道的设计路线。

龙游石窟1号洞破坏成因及加固对策研究

龙游石窟1号洞和其他4个洞体,开发16a来,在取得了丰硕的社会经济效益和学术成果的同时,洞体在自然力的作用下,出现了严重的破坏。构成石窟的柱、墙和顶板陆续出现裂缝。其原因是构成洞体的泥质砂岩易于风化、易于流变,在干湿交替和温度变化的情况下极易破坏。同时处于浅埋状态的洞室顶板、柱子、墙体强度不足,在自重作用下发生以冲切、剪切、弯曲为主要特征的破坏形式。开发时施加的外部荷载加剧了这种破坏。针对这些破坏形式,加固方案宜采用整体设计分步实施的方案。先柱墙,后顶板。柱墙加固以柱支撑为主要手段,顶板以梁支撑为主要手段。两者相互联系形成一个美观的加固体系。

龙游石窟3-2号岩柱变形破坏对3号洞应力变化的影响

作为具有大跨度、超浅埋等特点的千年古地下洞室群,龙游石窟吸引着众多前来研究的岩石力学家和工程地质学家。近些年来,龙游石窟的3号洞顶板多处出现了开裂和离层。安装在3-1号岩柱周围起支撑洞室作用钢柱上的应变片数值也发生了变化。据分析,这些现象出现的一个重要原因是3-2号岩柱强度降低引起洞室围岩受力条件的改变。利用FLAC3D数值软件,借鉴强度折减法,对3-2号岩柱强度降低引起上述变化的情况进行了模拟。数值模拟的结果可以较好地解释上述现象。在此基础上,进一步对3号洞顶板和其他岩柱的应力变化等进行了数值分析。结果表明:①3-2号岩柱的强度已有所下降,并有继续降低的趋势;②随着3-2号岩柱强度的降低,顶板的裂缝将不断增长、增多。其结果可为3-2号岩柱强度降低过程中洞室围岩力学行为的科学分析、预测及石窟的保护等提供依据。

龙游石窟成因初探

龙游石窟自从发现以来就一直被笼罩在迷雾中,特别是对石窟的成因颇有争议.在地理考察的基础上综合分析其形成原因,肯定其有别于石窟寺且与采石密切相关.通过分析石窟的分布特征,进一步指出龙游石窟的红色砂岩是理想的建材资源且沿江分布便于石料运输.最后,结合区域采石文化以及对石料去向的初步调查,提出龙游石窟的形成是历代工匠采石留下的遗迹.

龙游石窟洞室围岩长达8a的风化速度及风化时限研究

本文以龙游石窟围岩表面凿痕为研究对象,采用压模法,自2004年开始,每4a一次对凿痕进行了3次测量,提取了凿痕的几何特征曲线,并量化了其几何特征。通过不同时间的测量结果对比,对洞室围岩的风化速度进行了研究,并对洞室围岩凿痕的风化趋势给出了预测。研究结果表明,在2004～2012年8a内的平均风化速度0.28～0.5mm.a-1,最大风化速率为0.46～0.89mm.a-1。且后4a内的平均风化速率要小于前4a的风化速率。洞室内凿痕在目前环境条件下的风化时限为30a左右,即其可保持的时间尺度在百年范围内。换句话说,在近百年后,洞室内的精美凿痕将消失殆尽。基于此,本文提出了减缓风化的初步建议。该成果可为更好地保护龙游石窟、科学开发国家古文物、减少管理风险提供科学依据。

龙游石窟的成因及遗产价值分析

龙游石窟位于浙江省西部金衢盆地中心,是中国南方罕见的红砂岩洞窟,其成因迄今尚未形成共识。持采石观点的既有研究主要从地质岩性、开采技术和石料需求等方面进行了探讨。本文以龙游县域乃至浙西地区为空间范围,在充分查阅文献与实地考察的基础上,从区域历史、红砂岩采石传统、区域地形、采石成本四个方面论证了龙游石窟作为历史时期采石遗迹的可能性和合理性。在此基础之上,文章分析了龙游石窟较之相关世界遗产项目所具备的比较特点,认为龙游石窟符合世界遗产的第(i)、(iv)和(v)条标准。

龙游石窟的环境特征

通过对龙游石窟地表水、洞室渗水和洞室集水的调查与水质分析,影响水质的窟区生长植物等环境因素的调查研究、洞室渗水和集水与石窟岩体中各类矿物相作用的测试研究,以探讨石窟特殊水环境对石窟风化的影响。

岩性差异对石材开发利用方式的影响研究——以长屿硐天和龙游石窟为例

通过野外调查,结合历史文献资料的梳理,分析岩性对石材资源利用方式的影响,比较长屿硐天、龙游石窟开发方式的差异,为今后更加合理开发利用提供科学依据。研究发现,两个区域由于岩性差异,在开采和利用方式上存在不同:长屿硐天以露天、半露天开采为主,以石板为主要开采对象,石料广泛用于建筑、生活用品、石雕;龙游石窟以地下开采为主,开采对象为条石,主要用于建造墙基、塔基、桥基。因此,岩石性质对区域石材资源的开发利用方式有决定性的影响。

龙游石窟群旅游资源的开发与保护

浙江龙游石窟是古代人工凿石而成的大型地下建筑群，作为旅游资源它具有丰富的历史文化内涵和区位优势．其开发思路的市场定位应建立在充分发挥其人文景观旅游功能的基础上，因地制宜地推出与之相适应的旅游项目，突出其历史（时代）性、民族性、地域性、知识性和趣味性，并充分利用自然景观，把以它为中心的小南海景区建设成一个具有较高文化品位，又集观瞻探秘、游览观光、宗教朝圣、度假休闲于一体的旅游胜地。

由龙游石窟引发的关于建立空间实物档案的思考

龙游石窟被誉为“地下金字塔”“世界第九大奇迹”，扬名海内外，但其成因、用途、断代历史等业界一直难以自圆其说，它的“开采年代”“开采人”“用途”等留下一连串没有解开的谜团，探究其原因，由于缺少前期相关档案资料的详细文字记载，龙游县任何古典史籍中也都无从考证，学术研究过程中因文献史料的不足，使得它成为千年之谜。本文对实物档案建设的重要性谈几点认识。

龙游石窟5号洞室的破坏机理研究"

龙游大型古地下工程洞室群具有大跨度、超浅埋的特点,其独特的结构形式和高超的施工工艺是我国古人智慧和创造力的结晶,也是世界地下空间开发利用的一大奇迹。已对外开放的5号洞室多处出现了开裂,且裂缝不断扩展。为了深入了解石窟围岩的破坏机理,为石窟的保护工作提供理论依据,基于三维地质扫描技术建立5号洞室的几何模型,利用RFPA-3D数值计算软件,对构成5号洞室的顶板、岩柱、洞口围岩的应力场分布规律以及变形破坏特征进行分析。研究发现,在洞口顶板产生拉伸裂缝,岩柱产生压剪裂缝。数值模拟结果中洞室顶板和岩柱的裂缝分布情况与现场调查结果吻合较好。研究结果可为5号洞室围岩力学行为的科学分析、预测及石窟的保护等提供依据。

龙游石窟与花山石窟比较研究

与身为世界文化遗产的我国西北著名三大石窟相比,龙游石窟和花山石窟这两大江南石窟呈现出完全不同的特点,石窟内文物较为少见,除保留有纹理清晰的凿痕和支撑石柱外,洞窟内较为空旷,与佛窟寺特点迥异。通过岩性分析、石材分布和实地调研,得证龙游石窟和花山石窟在外部特征、岩性、开凿技术、石材分布和用途上存在广泛的共通性,是自古以来的建筑采石场,所采石材广泛应用于附近民居及公共建筑中,并沿用至今。

龙游石窟的旅游开发问题

龙游石窟是一个沉睡地下的千古之谜,蕴藏着巨大的开发潜力。本文根据龙游石窟谜团众多的特点,提出了若干旅游开发设想。

龙游石窟3号洞第3-2号岩柱的监测与开裂机理分析

龙游石窟1-5号洞室群几百年来一直处于水下,1992年首次被抽干水用于开发旅游。由于抽水前后环境的强烈改变,以及洞内干湿交替明显,所以洞室围岩风化和破坏都十分严重。其中,本文所讨论的3号洞第3-2号岩柱就是已发生严重开裂,并亟待加固。为对该岩柱的加固提供科学依据,需准确把握变形破坏发展情况和据此研究它的变形破坏机理。为此,作者采用JSYCB-73系列电感式测缝仪和钢尺等手段对岩柱开裂的宽度和长度进行监测。根据监测所取得的大量数据和地质条件,对该岩柱的开裂机理进行了分析,得出了以下结论:(1)用来加固邻区的混凝土喷层的重力部分转移到该岩柱上,从而增加了荷载;(2)由于洞内渗水严重、干湿交替、温差变化较大等使风化作用加大。结果,导致该岩柱的强度降低。(3)该岩柱强度的降低和所施加荷载的增加等两个因素最终导致了岩柱被压裂。根据上述研究结论,并考虑文物保护和旅游的需要,提出了治水、地表卸荷、岩柱加锚、加箍等加固措施。加固后的监测数据表明,开裂已不再发展,岩柱已处于稳定。

千古谜题龙游石窟

如果不是机缘巧合。在地下埋没千年的奇迹也许很难被唤醒。抓药买到“龙骨”，上面的甲骨文将中国文字的起源向前推进了上千年；道士清扫莫高窟积沙。不经意找到洞壁裂痕后的密室。让淹没于沉沙中的北宋藏经洞重见天日；农民车水溉田。无意惊酲了沉睡3000年之久的三墨堆文明；社员打井倒出的陶片。成为开启秦始皇陵兵马俑坑的钥匙……

龙游石窟的价值与保护

公元1992年6月2日龙游石窟的重新现世,给我国的石窟增加了一个新伙伴。龙游石窟既是龙游古代劳动人民汗水与智慧的结晶,也是浙江省一笔丰厚的历史文化遗产。2013年3月被国务院公布为全国重点文物保护单位,使龙游石窟的文保工作上了新的台阶,对于其今后的保护和研究也提供了可靠的法律依据。