大足石刻圆觉洞勘察报告（终稿）20200520

大足石刻宝顶山大佛湾圆觉洞抢救性保护工程勘察报告辽宁有色勘察研究院辽宁有色勘察研究院有限责任公司二〇一九年十月委托单位：大足石刻研究院承担单位：辽宁有色勘察研究院有限责任公司资质等级：工程勘察综合甲级文物保护工程勘察设计甲级（文物设甲字0401SJ0001）总经理：赵丰总工程师：杨德江项目负责：李彬技术负责：孟志刚审核：孙俊红张维正报告编写：孟志刚李彬王旭刚科研团队：何满潮陶志刚史广诚张斌庞世辉张海江刘奎明张维正孙俊红肖明儒杨德江侯永莉裴仲文李彬孟志刚王旭刚马俊华张悦王朝祥李洪嘉赵宏欣刘殿鹤李龙飞张超腾达杨东旭孟姝彤范启鹏报告提交单位：辽宁有色勘察研究院有限责任公司报告提交时间：2019年10月31日目录第一篇圆觉洞抢救性保护工程勘察 辽宁有色勘察研究院有限责任公司第一篇圆觉洞抢救性保护工程勘察1前言1.1圆觉洞概况重庆大足石刻位于大足区龙岗街道东北十五公里处，海拔527.83m，距离重庆市83km，交通便利，详见图1.1-1。大足石刻大足石刻图1.1-1大足石刻交通位置图大足石刻由北山、宝顶山、南山、石篆山、石门山的摩崖造像和铭文石刻组成（图1.1-2），现存佛、道、儒三教造像5万余尊，铭文10万余字。大足石刻最初开凿于初唐永徽元年（公元650年），历经晚唐、五代（公元907～959年），兴盛于两宋（公元960～1278年），在明清时期（公元14～19世纪）亦有所增刻。大足石刻是中国晚期石窟艺术的代表作品，以规模宏大，雕刻精美，题材多样，内涵丰富，保存完整而著称于世。大足石刻集释（佛教）、道（道教）、儒（儒家）“三教”造像之大成，具有鲜明的民族化、生活化的特色，在中国石刻中独树一帜。图1.1-2大足石刻分布示意图宝顶石刻是大足石刻代表之一，开凿于南宋淳熙二年（公元1175年），营造七十余年，方告完成。距今已有八百多年的历史。石刻区在以圣寿寺为中心的大佛湾、小佛湾四周约三公里山崖岩石上遍刻佛像，共计石刻造像一万多躯，其中大型雕像31尊，碑刻题记24块，舍利宝塔二座，宝顶石刻是一座造像近万尊的大型佛教密宗道场，见图1.1-3。北崖南崖北崖南崖图1.1-3宝顶石刻分布示意图圆觉洞位于宝顶大佛湾南崖西部，是宝顶山摩崖造像中最具有代表性的作品之一。洞口有作奔突怒吼状石狮一只（图1.1-4），窟内正壁刻“三身”（法身、应身、报身），窟内两侧刻有十二圆觉，左右各六尊，下有基座，六个基座相连形成整体（图1.1-5）。洞内石雕刻画细腻、造型优美，装饰性强，袍袖飘舞轻柔婉转，如娟似绸。图1.1-4圆觉洞洞口全景图图1.1-5圆觉洞窟内全貌1.2圆觉洞历史保护情况1.2.1历史保护沿革千百年来，由于水、风、日照等自然因素侵蚀和人为活动的扰动、破坏，大足石刻遭到不同程度的破坏。从上个世纪的50年代起，大足石刻实施了几十项综合性的保护和研究工作，具体事件如下：1956-1957年，宝顶山大佛湾保护综合工程。宝顶山大佛湾护岩保坎；参观线路石条栏杆；钢筋混凝土补接“卧佛”；父母恩重经变及雷音图崖顶窟檐；兴建牧牛亭和转法轮塔亭；复原九龙浴太子图；加固地狱变相“剑树地狱”崖壁；新建北山佛湾后岩和宝顶大佛湾沿岩大排水沟等。1982年，北山宝顶山物探工程。编制了《大足县北山宝顶山摩崖石刻文物保护物探工程报告》。1993年1月至12月，宝顶山小佛湾维修工程，维修面积585m2。补建大殿前檐台基；室内金属防护栏杆；天棚吊顶；改小青瓦屋面为土筒瓦屋面；室内地板翻新；围墙增加筒瓦压顶；改造脊、戗角、翼角；新建山门，香炉亭等。1993年5月至9月，宝顶山大佛湾圆觉洞及卧佛脚部渗水治理工程。对宝顶山圆觉洞及卧佛脚部渗水用环氧树脂堵缝；开挖地表排水沟等方法治理裂隙水。1993年3月至1994年8月，宝顶山摩崖造像治水工程：在卧佛窟檐上重新设制刚柔性两道防水层；系统处理岩面排水沟；用环氧树脂堵缝和暗沟引流；截堵疏导方法治理正觉像龛与石狮像龛之间的构造裂隙渗水；卧佛脚端两根柱子还原成梭罗树等。1996年3月至6月，进行了四川省大足县宝顶山石刻区病害调查及岩体稳定性分析；编制了《大足宝顶山圆觉洞维修工程方案》；并对宝顶山大佛湾“大方便佛报恩经变相”龛，采用有机硅树脂进行防风化加固处理。1997年5月至7月，宝顶山柳本尊除险工程。采用正反锚固与裂隙灌浆治理宝顶山大佛湾柳本尊行化图顶板脱层与倾覆病害。1998年3月至8月，宝顶山圆觉洞保护维修工程。进行窟顶地表防渗，防渗面积600m2，加固修缮岩体构造裂隙，清理疏通窟内排水系统，洞窟采光口平台地表水治理等；对洞窟下基岩进行加固保护，在岩体空腔内每间隔3.0～3.5m布置一根50×50cm的方型钢筋混泥土现浇支撑柱共12根，并在每两根柱之间布置60×60cm的联系梁一道，将其形成整体，现浇柱外采用毛石混泥土填充，在外沿砌筑30cm厚条石封闭墙，同时编制了《宝顶山摩崖造像大佛湾中24、252001年2月至8月，宝顶山转法轮塔维修工程。石塔局部结构变形处实施物理加固；对石塔表面现有裂缝及顶部砌筑缝实施防水材料沟缝；石塔表面实施化学防风化材料封护；对防护阁楼进行落架维修，按原式样恢复保护性构筑物。2002.5-11年，宝顶山观经变造像区岩体抢险加固工程。加固岩体基础长21m，归位复原15块变形岩体，在归位复原块体上布设锚杆加固部位55处，同时布设大型深锚杆18根共441m；设置引水孔42002年5月至11月，宝顶山九龙浴太子龛水害治理工程。对龛窟顶部岩体构造裂隙采用环氧树脂封护；对水的治理主要采用堵、排、引的办法，并采用国内比较先进的土工膜治理地表水。2011年4月至2015年6月，大足石刻千手观音造像抢救性保护工程，见图1.2-1及图1.2-2。对千手观音造像的石质本体及贴金层、彩绘层进行保护修复，并对其修复效果进行了长期跟踪监测。图1.2-1千手观音文物体x光探伤图1.2-2千手观音石质加固材料试验及x光探伤2012年，进行了重庆大足石刻宝顶山大佛湾水害治理工程和勘察研究。2014年4月至9月，大足石刻大佛湾窟檐岩体抢救性加固保护工程。完成香焚宝鼎至正觉像、护法神至广大宝楼阁、华严三圣、释迦涅槃佛至九龙浴太子、毗卢洞西侧至大方便佛报恩经变相、观经变至地狱变相东端、柳本尊等段的窟檐岩体抢救性加固保护。1.2.2历史保护工作评估（1）1996年，中科院地质研究所对宝顶山石刻区危岩病害曾进行过相关节理裂隙及构造调查，并作出《四川省大足区宝顶山石刻区危岩病害调查及岩体稳定性分析》，对圆觉洞进行了围岩病害及原因分析，并运用块体极限平衡法和有限元分析法对其进行了稳定性评价；在块体极限平衡法分析中重点关注了节理裂隙切割和基础岩体部分悬空产生拉裂破坏的对圆觉洞稳定性影响的两个方面，并认为圆觉洞处的砂岩节理裂隙倾角比较陡，延伸短且没有穿透泥岩层，同时考虑到层面倾向是指向岩体里面的，没有出现与周边相似的破坏类型，所以就没有进行块体极限平衡稳定性计算，仅给出了岩体结构稳定性分析，最终认为圆觉洞是稳定的，不会出现大的位移或块体滑落崩塌等变形破坏。在圆觉洞的有限元分析结论中认为：=1\*GB3①节理裂隙及层面裂隙对圆觉洞的应力场和位移场有着较大影响；=2\*GB3②圆觉洞出入口上方及洞内顶板一定范围内存在超过其岩体抗拉强度的拉应力区；=3\*GB3③顶板岩体破坏趋势表现为垮落及弯折破断；=4\*GB3④洞体下放基础部分出现局部塑性区。由于当时经费及时间所限，以上计算所用参数均为前人资料内的相关内容。前人资料虽然比较丰富，但存在如下缺陷：=1\*GB3①该项目中在缺乏圆觉洞地层细分的情况下进行大厚度的划分岩层，主要考虑了周边节理裂隙对岩体稳定性的影响，而在岩石力学计算中缺乏详细的岩石力学计算参数和地层几何参数；=2\*GB3②在有限元计算中使用二维平面应变计算方法，而圆觉洞周边岩体几何形状及裂隙展布情况呈现强烈的三维空间各向异性，同时，建模和计算过程中也缺乏详细的岩石力学计算参数和地层几何参数；=3\*GB3③在有限元分析结论中强调了圆觉洞顶板的稳定性问题，认为顶板存在较强的拉应力区，并存在垮落和弯折破断的风险，另一方面，在模拟中发现洞体下放基础部分已经有了局部塑性区，存在安全隐患。因此从以上分析可以看出，虽然在有限时间、经费及当时技术条件的限制下，该文没有详尽全面的对圆觉洞的稳定性问题进行评述，但仍指出了圆觉洞围岩稳定性问题可能出现的位置及破坏形式，这对我们下一步的研究工作有很大的帮助。（2）2012年，中国科学院武汉岩土力学研究所进行了《重庆大足石刻宝顶山大佛湾水害治理工程勘察研究》，通过钻探及物探等手段对大足石刻区域大型裂隙分布情况和水位情况有较为详细的研究，但并未对圆觉洞稳定性问题进行过调查和分析。同时该项目对圆觉洞顶板下方软弱泥岩夹层情况、圆觉洞洞壁砂岩泥岩互层情况、圆觉洞洞壁架空情况、洞体下部基础岩体特性等方面均缺乏详细的调查，所以在本次稳定性勘察评估过程中，应补充这方面的工作。（3）以往圆觉洞保护工作中，针对圆觉洞基岩掏淘蚀严重的险情，曾开展过混凝土桩与冠梁的结构形式进行过加固，缓解了人行廊道悬空岩体的险情；针对圆觉洞内渗水病害严重的问题，曾在顶板上方铺设环氧树脂防水层，也缓解了洞内水害病情。但目前圆觉洞顶板风化剥蚀严重，进一步剥蚀后顶板将无法承受其自身重量和弯矩，可能出现突然破断的灾难性后果，同时，洞内围岩体由于缺乏有效的监测预警，无法对其稳定性进行评估预警。淘（4）通过对上述大足石刻修缮历史和宝贵资料的研究和分析，了解了大足石刻维修加固的部位、方法及主要材料，工程地质基本特征，大气水文环境，地形图等基础资料。通过现场踏勘及对比分析发现，前期工作扎实有效、资料详实可靠，但针对圆觉洞顶板受力风化剥蚀速率、三维稳定性分析等方面的工作尚未展开过。前期也进行了病害调查、工程物探和工程勘察工作，但勘察手段、勘察方法，受到当时条件限制，比较单一，同时针对稳定性问题未能全面详细调查，相关微裂隙分布特征、泥岩夹层细分状况、等均未查清，因而，无法为圆觉洞围岩稳定性治理工作提供完整依据。（5）本次勘察针对圆觉洞稳定性评估的任务，结合以往工程经验及资料，设定以下主要工作方向：地层岩性精细化划分及其分布规律；岩性结构及其微裂隙特征；构造裂隙类型及其分布规律；围岩体的基础物理力学性质特征；圆觉洞顶板空间几何参数，顶板受力、风化剥蚀速率；三维稳定性分析等。1.3价值评估1.3.1历史价值圆觉洞由南宋名僧赵本尊（智凤）承持唐末四川号称“唐瑜伽部主总持王”的柳本尊（居直）教派，于淳熙至淳佑年间（1174-1252年），“清苦七十余年”营建的一座摩崖造像近万尊的密教石窟道场。经由整体统一构想，按道场要求，石窟造像经周密选材，以圣寿寺为中心，大、小佛湾分布左右。“在方圆三公里群山中，布置成宏伟的曼陀罗。大佛湾又称“广大宝楼阁”，雕刻在高约十五米、长二百八十余米的东、南、北三面崖壁上，为禳灾祈福俗讲道场。大佛湾位于“U”字型山湾内封闭盆地，造像依岩而造，场面壮观宏伟。小佛湾位于圣寿寺右侧，又称“大宝楼阁”，现存经目塔一座、残壁一堵和灌顶坛，坛上有僧舍五间，整个建筑的壁面及枋、柱均雕刻造像。圆觉洞自南宋赵智凤于此传教布道，营造石窟，声名鹊起，每年农历二月十九日前后，四方善男信女朝山进香者络骚不绝。蜀谚“上朝峨嵋，下朝宝顶”，“元明香火震炫川东”。设计者赵智凤尊崇儒术、熟悉民俗，在精心选材和严密组合下，吸取西南气候地理因素和区域文化、民俗文化等，并将佛教的人生观、世界观、认识论，同儒家“忠、孝”伦理融合于石窟造像中。从其景观设计角度，宝顶山石刻尤其是大佛湾中石窟造像群建造，遵循了中国传统园林的造园法则，体现了中国儒家思想的积极入世之思和道家的“天人合一”精神，并在一定程度上呈现了受宋代文人思想影响的私家园林特色。1.3.2科学价值圆觉洞在建造过程中科学地解决了大型石窟的声、光、水、结构等处理难题可谓匠心独运、巧夺天工，下面以圆觉洞解决以上问题中的巧妙设计对其进行科学价值的探究：（1）光照设计圆觉洞窟高6.02m，宽9.55m，进深12.13m，洞内石刻表达立意为传道释法解惑的场所。在进深达到12米的封闭洞窟内，光照设计是其面临的一大难题。为了突出“问法”这一主题的同时又解决光照问题，匠师们刻意将进口的甬道拉长，并且处理得外小里大，形成狭梯状，使洞内光线暗下来，然后在洞口上方开一扇天窗，由天窗射入一束强光，把观众的视线引到佛前长跪的菩萨身上，正如舞台上的聚光灯一般，巧妙地点明了“问法”这一主题，同时又烘托出窟内斑驳陆离、别有洞天的神秘气氛，使得游人在犹疑困惑之中，猛然发觉有一束强光掠过头顶，剌破幽空，聚集在前方的一尊背影上，像舞台上的聚光灯，巧妙地解决了采光问题。在这样一个高僧环立，祥云飘浮，佛法无边，众生求渡的场所，神秘中充满敬畏，仿佛佛光，让人顿悟。圆觉洞也证明了早在800年前，中国的雕刻大师已经实践和掌握了通过运用自然光在宗教场所营造特殊氛围的设计技术，具有极高的研究价值，详见图1.3-1及图1.3-2。采光口采光口图1.3-1圆觉洞窟内采光天窗明窗孔？布置明窗孔？图1.3-2圆觉洞窟内自然光照明分布（2）声、水设计宝顶山石窟排水因地制宜，巧妙利用岩壁流水结合岩壁造像，采用自然材料设置系统解决排水问题，保护窟龛和摩崖石刻不受地表降水和地下渗水侵蚀。审美与功能结合，是技术与艺术融合的结果。圆觉洞的排水工程尤为巧妙，它的特点是只听水声响，不见水流。进入洞内是看不见明显的排水道的，而下雨的时候，步入洞内会听见“叮咚叮咚”的水声，这是洞中另一种神秘的气氛。原来，在靠山的右壁上，刻着一条长卧的龙，这条龙的龙身便是窟顶的排水渠道。在东壁龙头下面靠里刻了一个托钵僧，他仰着头，左臂高擎，掌中托钵。下雨之时，雨水从窟顶的岩隙渗透下来，通过龙身汇向龙头，再通过龙嘴滴入老僧的钵盂内，并发出“叮咚叮咚”的声响。老僧持钵的手臂是镂空的，水通过他镂空的手臂往下流，然后通过石壁上的暗道和游客脚下的水沟排出洞外，形成一个周密完整的排水系统，详见图1.3-3及图1.3-4。这个“叮咚叮咚”的滴水声在洞内所产生的那种奇妙的音响效果，加上迷蒙的光线和温差因素，会让人很自然地产生一种身心清凉、万念俱息的感觉。那分外的宁静和深幽能让你真切地体会到“鸟鸣山更幽”的意境。刻意在此营造出一种氛围，让每一位前来朝拜的信徒都有置身佛国仙境的感受。没有下雨的时候，这一套排水系统依然在发挥着作用，因为圆觉洞顶是一个草木丰满的平台，一直有水分浸渗，如果没有这一套排水系统，洞窟内的佛像和装饰可能早就被侵蚀破坏了。图1.3-3圆觉洞窟内顶部排水通道分布图1.3-4圆觉洞窟排水通道分布（3）结构设计这个大窟的结构设计手法也是别出心裁。窟高6.02m，宽9.55m，进深12.13m，如此高大的洞窟中间没有支柱而千年不坠，其奥妙在于它巧妙地只开小窟门而不开大窟门，使整个洞窟成为帐蓬状，四周落地取得环围整体支撑效果，因而加强了对整个窟顶的支撑力，增大了支撑点。这一手法还给洞窟造成了幽深神秘的气氛，平添了几分妙趣。1.3.3艺术价值宝顶山石窟是大足石刻区域内的一座大型石窟造像群，也是宋代开凿唯一的大型石窟。石窟造规模大、内容丰富而题材不重复，作为中华民族不可多得的一份优秀文化遗产，造像融汇南北方艺术，是宋代社会生活的缩影，为研究宋代的政治、经济、宗教、思想、文化、艺术史以及语言文字、民俗风情、社会生活等，提供了颇为丰富的实物资料。作为佛教艺术中国化、世俗化、生活化的典范和我国宋代石窟艺术的高峰，具有艺术与自然环境的融合、科学与艺术的交融之美，在中国石窟建设史、雕塑艺术史和宗教史等方面，有着不容忽视的地位和作用。同样，就宝顶山中造像的布局也为前期各代石窟所罕见。大足宝顶山石窟从布局规划设计、造像内容组织到施工建造手段，都体现出对人与自然，人与人间的善意，注重伦理本位，宣导人心向善、提升人的道德水平，弘扬“善”的设计理念。当代景观设计中追求的理念与方式，与其说是中国当代景观园林吸收了中国传统造园手法，不如说是当代中国景观设计借鉴了中国传统的造园精神与造园理念，从而为中国古典思想与哲学体系在中国当代社会中以物化的形式呈现成为可能。2工程勘察概况 2.1勘察目的任务及范围2.1.1勘察目的 本项目的目的：通过对圆觉洞顶板精细化勘察研究工作，评估圆觉洞的稳定性，并为后期治理工作提供科学依据。2.1.2勘察任务 在充分利用前人工作成果的基础上，通过区域地质调查、几何特征测绘、精细化勘察、稳定性三维数值模拟分析等勘察领域新方法，解决圆觉洞顶板稳定性勘察及评估关键技术问题，最终根据勘察评估结果提供圆觉洞初步加固治理方案，为稳定性治理提供科学的依据。主要任务包括如下4个方面：（1）区域地质调查：查明圆觉洞周边区域内的环境地质、工程地质、水文地质情况。（2）顶板岩体稳定性勘察评估：查明圆觉洞几何特征，查明顶板（病害）现状，查明地层岩性、地层结构、顶板岩体风化特征，对顶板稳定性进行评估；（3）建立圆觉洞顶板地质力学模型并进行三维数值稳定性评估。（4）提供圆觉洞初步加固设计方案。2.1.3勘察范围本项目范围：主要围绕圆觉洞顶板开展工作，具体范围分为围岩勘察区和顶板岩体精细化勘察区。围岩体勘察区范围为圆觉洞顶板周边100m范围内,具体北至卧佛上部及大悲阁门前，东至凌霄殿-燃灯殿-维摩殿一线，西侧以大佛湾谷底为界，南侧至勾愿菩萨；顶板岩体精细化勘察区范围为圆觉洞顶板周边5m半径范围内。2.2编制依据（1）法律法规1）《中华人民共和国文物保护法》；2）《中华人民共和国文物保护法实施细则》；3）《中华人民共和国文物保护法实施条例》；4）《文物保护工程管理办法》；5）《纪念建筑、古建筑、石窟寺等修缮工程管理办法》；6）《中国文物古迹保护准则》；（2）规范、规程1）《石质文物病害分类与图示》（WW/T0002-2007）；2）《石质文物保护工程勘察规范》（WW/T0063-2015）；3）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）；4）《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）；5）《工程测量规范》（GB50026-2007）；6）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）；（3）其它文献、资料1）《大足宝顶摩崖造像部分治水工程集》（1992年2月至1993年6月）；2）《宝顶山圆觉洞维修工程》（1994年）；3）《四川省大足县宝顶山石刻区危岩稳定性调查及岩体稳定性分析》（中国科学院地质研究所，1996年）；4）《大足宝顶山圆觉洞维修工程》（1996年）；5）《宝顶山时刻区排污暨环境治理工程》（1996年）；6）《大足宝顶山摩崖造像24、25号龛抢险加固治水工程》（1998年）；7）《重庆大足石刻宝顶山大佛湾水害治理工程勘察研究报告》（中国科学院武汉岩土力学研究所，2012年）；8）2015-2017年圆觉洞围岩稳位移、变形等监测数据；9）圆觉洞三维整体模型扫描数据；10）《工程地质手册》（第五版）；11）《岩土文物建筑的保护》（黄克忠，中国建筑工业出版社）；12）《中国文物保护与修复技术》（中国文化遗产研究院，科学社）；13）《危岩防治原理》（陈洪凯，地震出版社，2006）；14)《重庆大足石刻宝顶山大佛湾圆觉洞抢救性保护工程勘察评估方案》（2018年）；15）《重庆大足石刻宝顶山大佛湾圆觉洞抢救性保护工程勘察及初步设计工作计划》。2.3勘察方法及工作布置2.3.1勘察方法宝顶山大佛湾圆觉洞作为我国佛教圣地，是国内石刻艺术的集大成者，对圆觉洞的勘察工作要立足于《中华人民共和国文物保护法》，本着最小干预的原则进行。根据大佛湾圆觉洞的实际情况和以往保护的经验，在全国文物保护专家组的多次指导下，我院编制了《大足石刻宝顶山圆觉洞抢救性保护工程勘察及初步设计工作计划》，勘察时在严格按照此计划的基础上又适当补充完善，具体技术路线和勘察方法如图2.3-1所示。1）历史资料收集整理通过档案室、博物馆、咨询相关人员，收集大足石刻的相关资料，总结经验教训。2）地质调查=1\*GB3①圆觉洞周边围岩地质调查通过资料收集现场踏勘、野外实测地质剖面，以三维扫描成果为底图，进行现场观察记录，形成平面图、立面图和典型剖面图。=2\*GB3②圆觉洞顶板精细化地质调查利用三维扫描成果为底图，借助脚手架进行精细化地质调查，对重点部位采用里氏硬度计测量强度。图2.3-1圆觉洞勘察技术路线图3）几何特征精细化测绘以三维激光扫描为主，工程测绘为辅。4)顶板病害现状精细化调查以三维激光扫描成果为底图，搭设脚手架对顶板病害进行精细调查，主要调查了空鼓和起翘，绘制在顶板正射图上，进行编号、分区和评估。5）地层岩性及构造精细化勘察=1\*GB3①进行圆觉洞顶板地表覆盖层揭露，对第四系覆盖层和覆盖层下岩性结构进行精细化地质勘察；=2\*GB3②圆觉洞顶板外围布置槽探，对外围第四系覆盖层和岩层结构进行详细地质调查；=3\*GB3③采用地质雷达、超声波横波反射、超声波透射CT和微极距高密度电法等四种物探方法对岩性结构、风化程度等进行无损探测；=4\*GB3④顶板外围不影响本体稳定的前提下布置钻孔，同时配套岩芯波速测试、孔内摄像、孔间电磁波CT、注水试验等手段对围岩岩性及结构进行详细勘察；=5\*GB3⑤进行室内物理力学性质、化学分析和可溶盐分析试验。6）稳定性监测=1\*GB3①顶板风化速率监测：采用激光位移传感器（精度0.1mm）为主，三维激光扫描为辅的监测方法；=2\*GB3②顶板应力监测：在洞内临时支撑系统安装压力传感器监测压力变化；=3\*GB3③顶板变形监测：顶板地表采用揭露覆盖层后布设静力水准监测点，圆觉洞顶板采用三维激光扫描，裂缝计等综合方法监测；=4\*GB3④围岩变形监测采用GNSS自动监测和人工高精度全站仪定期监测相结合。7）应急防护措施=1\*GB3①顶板临时支护：采用钢立柱牛腿联杆支撑结构；=2\*GB3②地表临时防雨措施：采用钢结构和轻质膜结构；=3\*GB3③洞内工作平台：满堂脚手架和壁面围挡；=4\*GB3④洞顶围墙拆除，采用人工搬运；8）万岁楼调查=1\*GB3①资料收集分析；=2\*GB3②基础荷载分布情况调查：槽探和工程测绘。2.3.2工作布置（1）地质调查=1\*GB3①围岩地质调查通过详细、系统的调查测绘，查清区域内场地的工程地质条件、水文地质条件，并对其与圆觉洞稳定性的关系进行评估，提出对物探、钻探工作的指导意见，并对勘察总体方案、工作安排进行适当调整。完成1：200地质调查，调查面积0.004km2。=2\*GB3②圆觉洞精细化地质调查A、首先利用前期的三维扫描正射图和剖面图为底图，调查圆觉洞顶板、后壁和左右壁，借助脚手架等进行重点部位近处观察记录，进行精细化的地层岩性、裂隙和水害调查测量，形成1：20地质立面图、平剖图和剖面图(图2.3-2)共计16幅；纵6纵3纵2纵5纵4纵1横4横7纵6纵3纵2纵5纵4纵1横4横7横6横5横3横2横1横8横9图2.3-2圆觉洞顶板精细调查剖面示意图B、调查J10裂隙空腔，调查地层岩性从上到下的变化，重点部位顶板对应位置，借助里氏硬度测量进行分层，形成典型顶板层位剖面图；C、使用瑞士EQUOTIP-3型里氏硬度仪对顶板岩石强度进行测量，形成1：20综合正射图。D、调查完成圆觉洞内59个条石的分布、尺寸、镶嵌深度、岩性和裂隙发育程度等，形成条石分布图，镶嵌剖面图。（2）圆觉洞几何特征精细测绘为查清圆觉洞顶板厚度，覆盖层厚度，圆觉洞与J10裂隙空腔及万岁楼间空间位置关系，采用两种勘察方法，具体工作布置如下：=1\*GB3①控制测量与工程测量勘察工作首先完成圆觉洞周边4个固定控制点和10个临时控制点，而后同宝顶山以往控制点联网，形成统一的大地坐标系统，并把圆觉洞轮廓范围在地表放线，地表岩石钻孔埋入不锈钢钉标记。=2\*GB3②三维激光扫描在控制测量和工程测量的基础上，2018年6月和12月共投入两次三维激光扫描工作。第一次在圆觉洞内、洞外、洞顶上表面万岁楼周边及J10裂隙空腔4个地点分别扫描，并通过控制测量与工程测量，建立统一的大地坐标系，获得包含覆盖层在内的圆觉洞、裂隙及万岁楼准确位置关系。第二次在顶板地表覆盖层揭露后，对洞顶地表面进行二次精确扫描，与覆盖层揭露前扫描数据进行统一分析，并利用后处理软件将两次扫描数据归算到同一坐标系内，并将两次扫描数据放置于同一空间参考内，进而两次扫描数据的空间相对关系就是真实、准确的顶板厚度和覆盖层厚度分布。（3）病害调查2018年10~11月完成洞内满堂脚手架的搭设，搭设投影面积100m2，共搭设3层，搭设每层脚手架之前首先在石壁雕刻与脚手架之间搭设保护围挡。借助圆觉洞内搭建的脚手架，对顶板病害发育情况进行调查，重点关注与顶板稳定性相关的空鼓、起翘和渗漏水病害，调查面积96m2。经调查发现空鼓和起翘合计41处，渗漏水一处。（4）地层岩性及结构精细勘察=1\*GB3①圆觉洞顶板覆盖层揭露精细化地质勘察在洞内支撑和洞顶地表防雨棚完成后，2018年11月对顶板覆盖层进行揭露，揭露面积106m2，全部采用人工揭露，开挖工人限定3人开挖，5人运土，避免顶板荷载过大。揭露过程中对覆盖层进行6处密度试坑试验，揭露后对覆盖层和顶板岩性和结构进行详细调查。调查面积，北侧以围墙为界，南侧以万岁楼地基为界，东侧以J10地表冲沟为界，西侧最大轮廓线外侧2m，局部以探沟形式开挖到原防渗层边部。勘察过程中为了降低圆觉洞顶板荷载，查清顶板结构，对圆觉洞顶板上部围墙进行拆除，拆除围墙长度约8m，高2.2m，宽0.33m，上部1.0m为镂空瓦砌结构，下部1.2m为砖砌结构，初步核算其线性自重:1.25×104N/m，即每米墙体自重约为1.25吨，墙体覆盖于顶板悬空范围的长度为7.8m，因此墙体施加给顶板总荷载约为9.75吨左右。=2\*GB3②圆觉洞顶板周边槽探2018年11月，对顶板外围进行槽探揭露，验证刚性防水层外围裂隙分布特征。在防雨棚的西侧、万岁楼的北侧开挖一条南北向探槽，南北长约7米，宽约0.8米，深度约0.7米。同时在槽内南北向布设2条高密度电法测线，分别为1202B和1203B，在槽的边部南北向也布设2条高密度电法测线，分别为1203C和1203D。详见图2.3-3。=3\*GB3③物探A、高密度电法测量开挖前顶板高密度电法测量横跨圆觉洞顶板，覆盖层开挖前布设60道测线3条，极距0.4-0.5m,用于尝试探测覆盖层厚度及明显的大裂隙，但分辨率有限，仅对J10裂隙有反应。开挖后顶板微极距高密度电法在防雨棚内，圆觉洞顶板地表覆盖层清理掉后，其岩石表面经过防水处理，并用混凝土封盖。为了探测防渗层下，顶板发育隐伏裂隙结构情况采用微极距高密度电法利用饱和的粘土团将电极夹子紧紧贴在混凝土上，起到导电作用。棚内共计完成高密度电法测线10条，其中南东向5条，测线至上而下依次为1209AA、1208GA、1208FA、1208E和1208A。北东向测线也是5条，测线至上而下依次为1209B、1209C、1209D、1209E和1209F。顶板外围高密度电法在防雨棚的西侧、万岁楼的北侧开挖一条南北向探槽，南北长约7米，宽约0.8米，深度约0.7米。在槽内南北向布设2条高密度电法测线，分别为1202B和1203B，在槽的边部南北向也布设2条高密度电法测线，分别为1203C和1203D。洞内底板微极距高密度电法为了探测底板下是否存在风化侵蚀空洞，布设了5条高密度电法，合计测点253个，测线长49.6m。图2.3-3圆觉洞顶板上表面物探工作布置图B、超声波CT法超声波CT法的主要探测手段为横波反射，仪器设备为俄罗斯ACSYS公司研制生产的MIRAA1020型超声波断层扫描成像仪。测量点距为0.1m，理论探测深度为0.8m。顶板上表面超声波横波反射测量在雨棚内开挖区内沿圆觉洞横剖和纵剖方向各四条主测线，每条主测线两侧10cm各一条辅助测线，合计测线197.7m，覆盖整个圆觉洞顶板上表面，面积100m2。顶板下表面超声波横波反射测量为探测顶板下表面风化层厚度、隐伏裂隙和空鼓，借助脚手架在下表面开展了超声波横波反射测量，沿圆觉洞横剖方向布置9条主测线，每条主测线两侧10cm各一条辅助测线，合计测线263.37m（图2.3-4），覆盖整个圆觉洞顶板下表面，面积96m2。图2.3-4圆觉洞顶板下表面物探布置图超声波透射法为了探测顶板岩性是否均匀，是否存在弱层，在工程测量辅助的基础上，选择顶板上下表面对应位置，下表面布设检波器，上表面逐点激发，分别获得纵波初至时间，层析反演获得纵波剖面图，共取得T3-4和T5-6两个剖面（图2.3-5）。图2.3-5圆觉洞顶板超声波透射点位示意图C、地质雷达地质雷达探测使用900MHz和400MHz两种天线，每条测线正、反两个方向分别用两种天线探测，达到由浅入深逐渐深入的目的，测线布设在顶板刚性防水层表面，沿圆觉洞横剖方向，布设64条测线往返重复测量，纵剖方向布设测线14条，合计测线1265.2m。=4\*GB3④钻探为了精准地揭示圆觉洞顶板及围岩地层分布、岩性及其结构，同时为室内试验提供足够的样品，本项目共布设了三个钻孔，见图2.3-6。其中ZK18-1钻孔位于圆觉洞东南侧6m，开孔标高497.7m，孔深30.35m，ZK18-2钻孔位于圆觉洞南侧15m，开孔标高497.6m，孔深29.85m，ZK18-3钻孔位于圆觉洞西南侧6m，开孔标高497.5m，孔深18.5m，三个钻孔均穿过圆觉洞底板（标高488m）层位。每个钻孔均布设了钻孔电视、波速测试和注水试验。图2.3-6圆觉洞围岩调查工程布置图=5\*GB3⑤室内物理力学性质试验和相关分析根据大足石刻圆觉洞抢救性工程勘察及初步设计项目要求，深部岩土力学与地下工程国家重点实验室及辽宁有色勘察研究院有限责任公司项目组相关人员于2018年6月至2018年12月到现场分批分次进行原位取样。分别在圆觉洞顶板万岁楼两侧和大佛湾北侧崖壁选取主要岩性的岩石样品，现场通过大型钻探设备及便携式钻探设备进行联合取样，并将其封装运输回实验室进行室内加工及试验。A、物理、力学性质试验试验依据的标准是《工程岩体试验方法标准》（中华人民共和国国家标准GB/T50266-99），《水电水利工程岩石试验规程》（行业标准DL/T5368-2007）并参照《公路工程岩石试验规程》（行业标准JTGE41-2005）。渗透性试验采用辽宁有色实验中心实验室自行设计的实验系统及方法。主要内容和成果包括：（1）岩石物理性质试验：测定块体密度50个、颗粒密度47个、含水率、吸水率31个、饱和吸水率38个；（2）岩石单轴压缩和变形试验，干燥状态下43个，饱和状态53个：测定岩石的单轴抗压强度，并由单轴压缩应力应变曲线，确定其弹性模量及泊松比。（3）岩石三轴压缩及变形试验：测定岩石的抗压强度及剪切强度，得到岩石的粘聚力和内摩擦角，合计完成试样7组。（4）抗拉强度（劈裂）试验：饱和状态下24个，干燥状态下37个，测定不同岩性岩石不同状态下的抗拉强度，同时采用直接拉伸试验9个用来验证巴西劈裂试验；（5）岩石渗透性试验：在室温条件下，测定不同层位33个岩石样品的渗透性质。B、室内薄片鉴定及XRD分析薄片鉴定是为了对地层岩性进行准确定名，同时确定不同层位岩石矿物成分、颗粒物、胶结物及孔隙率的差异，以及该差异对岩石力学强度的影响，薄片样品来自ZK18-1和ZK18-2两个钻孔岩芯，重点选取顶板层位、造像层、底板下6m内岩层，少量下部不同岩性岩芯，其中铸体薄片28片，常规薄片13片。XRD分析是为了确定不同层位岩石矿物成分的差异，以及该差异对岩石力学强度的影响，样品来自ZK18-1和ZK18-2两个钻孔岩芯，重点选取顶板层位、造像层、底板下6m内岩层，少量下部不同岩性岩芯，共计取样20个，其中ZK18-1岩芯11个，ZK18-2岩芯9个。表2.3-1圆觉洞薄片和XRD样品取样信息表岩土

名称地层

编号ZK18-1ZK18-2层顶

高程

(m)层底

高程

(m)薄片XRD层顶

高程

(m)层底

高程

(m)薄片XRD杂填土1497.60497.05497.50496.90细砂岩2497.05493.89BP1,2XRD-01,02,03,496.90494.55BP25,26XRD-12,13,14,互层细砂岩3493.89493.43BP3,4XRD-04494.55493.95BP27,28细砂岩4493.43491.65BP5,6,7XRD-05493.95492.10BP29,30,32XRD-15互层细砂岩5491.65490.75BP8XRD-06492.10491.20BP31XRD-16细砂岩6490.75486.75BP10XRD-07491.20487.52BP33,34XRD-17含泥砾细砂岩6-1489.48489.20BP9488.86488.55含泥砾细砂岩7486.75486.17BP11,12XRD-08487.52486.88XRD-18细砂岩8486.17481.90BP13,14,15XRD-09486.88481.80BP35,36,37泥岩9481.90481.40BP13,14,16XRD-10,11481.80481.35细砂岩10481.40480.60481.35480.57BP38泥岩11480.60478.94BP17480.57479.15BP39XRD-19,20细砂岩12478.94478.46BP18479.15477.59泥岩13478.46470.00BP19477.59470.00泥岩砂岩互层14470.00467.60470.00467.50C、样品化学分析利用XRD测试后的样品进行岩石易溶盐含量测试，共测试完成17个样品。（5）稳定性监测为了收集圆觉洞长期受力和变形的相关数据，用于分析圆觉洞稳定性发展趋势，同时预警顶板可能出现的突然险情，在顶板周边裂隙安装了6个裂缝计用于监测控制裂隙的发展趋势；在顶板下表面布设8个激光位移传感器用于监测顶板变形量和剥落速率；在洞内支撑系统安装的同时借助11个支撑柱，安装11个压力传感器，监测支柱对的顶板支撑反力；在顶板地表面横跨圆觉洞横轴方向布设三条静力水准监测点，每条各三个水准点，监测精度0.1mm，用于监测顶板地表的相对不均匀沉降量。具体布置详见图2.3-7。图2.3-3圆觉洞顶板监测点布置图在勘察过程中发现圆觉洞底板下1m内存在连续弱层，在裂隙发育地带风化侵蚀形成天然空洞，在下部6m后有多层泥岩，引起围岩蠕变，可能存在潜在的整体稳定性隐患。在圆觉洞口和宝顶两字崖顶两处增加布设两个GPS位移监测点，精度2.5mm；同时在北崖设置3个监测控制点，圆觉洞周边围岩布设12个变形观察点，每季度定期观测，监测围岩的变形量，具体见图2.3-8。GPS位移监测点固定测量点GPS位移监测点固定测量点图2.3-8圆觉洞顶板监测点布置图（6）应急防护措施=1\*GB3①洞内静力顶升系统安装为防止作业期间顶板出现险情，临时支撑结构与顶板为刚性接触，接触面使用环氧胶泥完全贴合顶板表面，避免出现点集中应力，环氧胶泥与顶板间夹塑料保护膜，防止污染顶板，环氧胶泥下部为20mm厚钢板。安装完成11根127mm直径厚壁钢管（图2.3-9）。主立柱2m处分叉铰链接89mm钢管，形成伞状支撑系统，在3.5m高度左右通过丝杠连接，方便调节高度和支撑力。安装完成形成11个30*30cm托盘和18个20*20cm托盘。图2.3-9圆觉洞静力支撑系统设计安装图=2\*GB3②雨棚安装为防止雨季雨水对圆觉洞顶板的冲蚀，在景区内的文明施工，在顶板一定范围内设置临时防雨设施。根据以往圆觉洞地质资料和现场勘察，分析圆觉洞周边裂隙走向和展布范围，确定临时防雨设施的基础设定位置，共计7个，全部位于裂隙不发育的稳定区，开挖深度0.5m~1.2m，南侧采用1m深钻孔锚固，为了避免圆觉洞空区7m范围内增加荷载，采用大跨度钢结构梁。雨棚采用轻质高强度膜结构，设计寿命10年，安装完成顶膜面积332m2，侧膜面积104m2。=3\*GB3③洞内脚手架搭设在支撑系统安装前为了保护文物安全，同时也为了近距离调查顶板和壁面，逐层搭设脚手架围挡，搭设过程中每层首先搭设保护围挡采用复合模版安设在脚手架上，把作业空间和石窟壁面雕刻隔离开来，围挡搭设三层满堂脚手架，投影面积108m2。2.3.3完成工作量本项目工期从合同约定开工之日起算，外业作业8个月，室内试验3个月，建模、数值分析、内业整理6个月。具体完成工作量见表2.3-2。表2.3-2主要工作量统计表项目单位数量备注测绘控制测量点3工程测量M240000三维激光扫描M240000地质调查地质点个32水文点个3实测剖面条161：20条石调查块59条石里氏硬度测量块59顶板里氏硬度测量M2100围墙拆除M13地表揭露M2100钻（槽）探钻探个3总进尺78.7m注水试验段6涉及钻孔2个钻孔CT对1长30m长期观察孔个3波速测试涉及钻孔2个钻孔电视个378.7m槽探个1体积4.48m3物探地质雷达条78长1265.2m高密度电法条231270点超声波横波反射条57面积196m2超声波透射CT条2181点钻孔电视个3深78.7m实验岩石渗透性组36薄片鉴定片41XRD分析个20易溶盐个17单轴抗压强度组94饱和、干燥、自然抗拉强度组64饱和、干燥、自然三轴压缩试验组7水样水质分析组3GIS建模三维地形建模平方米400000m顶板建模个1覆盖层建模平方米0.04圆觉洞三维基岩建模平方米0.04圆觉洞顶板监测裂缝计个6激光位移计个8压力计个11静力水准计个10围岩监测GPS位移个3固定棱镜测量点个12应急措施支撑系统个111个主立柱，28个斜柱雨棚平方米350脚手架平方米108投影面积3圆觉洞自然地理位置及地质环境条件3.1地理位置及交通大足县位于重庆市西北部（图3.1-1），东经105°28′06″~106°01′56″，北纬29°22′28″~29°51′49″之间，西距成都257km，东距重庆83km，东连铜梁县、南临永川县、西接荣昌县、北依潼南县及四川省安岳县。成渝铁路、成渝高速及319国道、绵壁公路、大邮路、龙铜路、大安路、城宝路、大荣路、中塘路等高等级公路穿境而过，自大足县城有旅游公路可直通宝顶镇大佛湾石刻景区，驾车仅需30分钟路程，交通、旅游条件十分便利。图3.1-1大足县区域位置图大足县地处四川盆地丘陵地区与川东平行岭谷交接地带，境内地势呈东南和西北部抬高，而中部及东北部低而宽缓，属低山和深丘地区，海拔高度270～900m，地貌呈“六丘三山一分坝”之势。3.2气象、水文3.2.1气象大足区气候属亚热带温暖湿润季风气候，但气候的垂直性变化十分明显，尽管雨量充沛、四季分明、热量丰富，但分布不均，区域差异较大。春季冷空气活动频繁，盛夏伏旱较多，初夏与秋季多绵雨，冬季较暖，霜雪不多。大足区气候受四川盆地影响较大，大气环流冬季受西伯利亚高压影响，盛行大陆气候；夏季受太平洋高压影响，盛行海洋暖湿气候；春秋两季为大陆气候与海洋气候的过渡季节，且气候随地形的变化而略有不同。据大足区历年气象资料统计，大足区境多年日平均气温为17.2℃。一年中最冷月为1月，平均气温6.6℃；最热月为7月，平均气温27.4℃。历年极端最高气温为42℃，极端最低气温为-3.4℃。多年平均降水量1006.6mm，最高年降水量1468mm，最低年降水量为676.9mm，最高日降水量147.0mm。降雨季节分配不均，春、夏、秋、冬的降水比例分别为19%、49%、26%和6%。一年中的4-9月降雨最多，总量达804mm，占全年降雨量的80%。多年平均降雨天数为155天(日降雨量≥0.1mm)。日降雨量为25~49.9mm的大雨天数，平均每年9大足区因四周高山，受地形和大气环流的影响，云雾较多，日照较少，多年平均日照数每年1314.2小时，历年无霜期平均为325天。北方冷空气不易进入，水气不易散失，导致境内常阴霾寡照，湿度较大，多年平均相对湿度为82.6%。多年平均蒸发量为803.7mm。降雨量比蒸发量多200mm。3.2.2水文大足区地处涪、沱两江分水岭上，为溪河发源地，境内濑溪河、淮远河等两条主要河流均流向境外，过境水量极微，目前区内积水全靠人工拦蓄和大气降水补给。境内全年降水量的近70%以洪水形式流走，余下的30%主要以水利工程蓄水和地下水的形式储存，而地下水普遍埋藏深、水质差，开发困难。大佛湾石刻区及周边区域并无大型地表水体存在，区内地下水主要来自大气降水入渗，水体构成相对简单。另外大佛湾冲沟周边地表分水岭位置相对明确，其地形图上汇水面积大致为8.95万平方米，多年平均地表及地下水总径流量约9.01万立方米3.3地形、地貌大佛湾石刻所在的宝顶镇及周边区域地貌以构造剥蚀低山丘陵为主，同时丘陵地貌占主导地位，整体上呈窄谷深丘形态（详见图3.3-1），高程470～530m，地形高差60m左右。山谷谷窄坡陡，呈树枝状或不对称的羽毛状；山脊多呈鸡爪状，穿插起伏，地形较高，并形成了涪江和沱江的天然分水岭。图3.3-1区域地形地貌图在大佛湾冲沟北面顶部为木鱼坡，坡顶高程为506.23m；南面顶部为摩崖顶，坡顶高程为527.72m；东面为宽广平台，相邻处有一水池（圣迹池），位于高程497~498m之间；西面正对龙潭沟，为大佛湾的出水口，详见图3.3-2。图3.3-2大佛湾冲沟周边地形图大佛湾石刻造像区位于宝顶镇龙潭沟支沟大佛湾冲沟两侧沟谷的近直立崖壁上，冲沟走向近乎东西方向，且自东向西冲蚀形成，与“佛缘桥”处的龙潭沟交汇，整体呈“U”型状，长340余米，宽90余米。大佛湾沟谷底部高程约462-473m，大佛湾崖壁高度普遍大于6m，大佛湾冲沟四周为低缓台状残丘地形，高程约506-527m，呈串珠状分布，并大致形成了大佛湾冲沟的地表分水岭，残丘台地至冲沟边缘地形呈缓倾状态，倾角一般小于10°，详见图3.3-3。图3.3-3大佛湾冲沟地形图3.4区域地层岩性大足大佛湾石刻区内已揭露地层全部为沉积岩，从以往钻探勘察成果来看，上层20m以内以浅褐色至灰绿色细粒砂岩为主，下层则主要为暗红色泥岩与灰绿砂岩呈中厚层状互层，偶见墨绿色泥岩物质。区内岩层上硬下软的特性造成了大佛湾及周边地区峭壁陡立，崩塌众多的独特地质、地貌形态。据中华人民共和国综合水文地质图内江幅（1978）（H-48-[22]），重庆大足区宝顶镇出露的地层位于蓬莱镇组（底层）与遂宁组（顶层）的交界处（图3.4-1）。宝顶镇大佛湾宝顶镇大佛湾图3.4-1大佛湾所在区域地质图属河湖相沉积环境，岩层基本呈水平状出露，河湖沉积环境的特点导致地层岩性变化强烈，各种砂岩及砂泥岩互层交错的情况凸显。剖面上则表现为两大岩组地层随地形变化而频繁交替出露，地势高处如丘陵顶部岩层为蓬莱镇组底部岩层，地势低处如冲沟谷底则转变为遂宁组顶层岩层，典型如化龙水库所在巨型冲沟，谷底为遂宁组岩层，冲沟岸坡及山顶则为蓬莱镇组岩层。多变的沉积环境导致岩相及岩层性质复杂多变，并形成了独特的自然地理景观，岩性较好、抗风化能力强的岩层形成了相对突出的篷状结构（图3.4-2），而性质弱的岩层则在风化营力的作用下相对内缩，在其上雕刻的造像可以受到其上部篷状结构的保护，避免了直接的风雨侵蚀，从而成为良好的造像崖壁，大佛湾及周边区域大部分石刻造像基本均借助这种构造特点进行造像。图3.4-2大佛湾造像体复杂岩性结构区域内的覆盖层普遍存在二元结构，上层一般为松散的人工杂填土（）堆积，下层则为原始地貌中的崩坡积及残积物质（）堆积。且由于上层的人杂填土堆积时间晚，另外受堆积物块体物质含量较多的影响，该层普遍处于大孔隙的松散状态，透水性能好；而下部的原始堆积物中则多由上层砂泥岩层强烈风化后崩塌或残积形成，多表现为致密粘性土物质，透水性较弱。大佛湾石刻造像区的二元覆盖层结构与其自身的功用特点是密不可分的，无论在古代还是现代该区域均为人类活动的密集区域，摩崖造像在前期开凿及配套建筑群（圣寿寺）的修建、重建过程中以及近期进行的开发、保护过程中产生的挖方及建筑垃圾就近堆积，形成了目前大佛湾南岸典型的杂填土层特征。南岸的杂填土一般以黄褐至黑褐色砂土或粉土为主，其中普遍包含有一定量的青瓦、红砖碎片及砂岩块石，土体粘性差、结构松散，渗透性量级一般在10-4cm/s北岸人工堆积层主要为在2010年年末美化宝顶石刻旅游环境，植种草皮的过程中堆填的厚度约20-30cm左右的灰褐色粉质粘土，质地较为均一，不含其他杂质。由于填筑时未经压实，堆填时间极短，并栽种有大量矮草和果树，使得该层整体上呈现多孔的疏松状态。二元结构的下层多为红褐色至黄色及浅黄色的崩坡积及残积粉土或粘质粉土物质，土质均匀、粘性较大，偶尔含有粒径小于0.1cm的钙质结核，切面光滑整齐，无摇震反应。物质来源主要为本区长石石英砂岩强烈化学风化以及粘土岩类的物理化学风化所形成的土质；另外在以往钻孔中还发现红褐色泥岩残积风化形成的粘土物质，其中夹杂有大量未彻底风化的泥岩块体，用力搓揉即成粉末状。这部分物质由于结合紧密，不含或极少含其他杂质，组成颗粒极其细腻，粘性大，渗透性较差，渗透量级一般在10-6cm/s左右。造像崖壁主要出露岩层层厚约15-20m的浅褐至灰绿色细粒长石石英砂岩，呈水平状，其中浅褐色砂岩中夹圆状、椭圆或短柱状褐色细粒砂岩块体呈单个或群体杂乱出现，直径0.5-1cm居多，应为沉积期虫孔经砂质填充后产物。而在其下部的灰绿砂岩呈均质状或与薄层状褐色细粒砂岩条带互层，条带厚度0.5-5mm，且多数在层面上含有大量白色片状云母碎片，致使其强度偏低，极易在钻机机械作用下沿此处发生断裂，断裂面呈新鲜、光滑、平直状，局部含有大型薄层状斜层理，岩性与上述褐色薄层条带类似，层理倾角最大可达45°，个别岩层呈波纹状层理沉积，另外在细粒砂岩中还包含有厚度小于10cm的砂岩夹褐色泥岩块体颗粒层，颗粒粒径较小，多1-2mm，个别可达4cm左右，块体呈棱角扁平状，显然在成岩过程中经过强烈竖向挤压作用。其下为暗红色泥岩与灰绿砂岩不等厚互层岩层，厚度多大于30cm，局部区域钻孔中还发现有墨绿色泥岩层，厚度在1米根据以往资料造像区内主要岩层可分为四组，上部三组主要以长石石英砂岩为主，石英含量总体上大于长石，属侏罗纪中统蓬莱镇组底部岩层；下部岩层以暗红色泥岩、砂质泥岩为主，局部夹浅灰至灰绿色砂岩，属遂宁组顶部岩层。自上而下，四组岩层依次为：第一组：蓬莱镇组（J3p）浅褐色至灰褐色长石石英细粒砂岩，质地均匀，其中含约20-30%的颜色比本色稍深的圆、椭圆及圆柱状斑点，现场判断为岩层沉积时期的虫洞，后经砂质填充形成，直径约0.5-1cm左右，呈杂乱分布状态。该层不存在明显的软弱夹层，斑状物质与基质胶结完全，岩石性质相对稳定。第二组：蓬莱镇组（J3sn）灰色至浅褐色细粒砂岩，夹薄层状褐色至深褐色细粒砂岩，薄层砂岩含量一般在10%-40%之间，且随深度及钻孔位置不同有较大变化。薄层砂岩物质组成中包含有大量白色片状云母，常常成为岩体抗风化能力的薄弱环节。这一点从岩性照片上可以轻易得到印证，但凡此处岩芯虽新鲜但长度均不长，且岩芯块体接触面之间较为光滑平直、棱角分明，为钻具转动或摆动过程中使岩芯沿此软弱夹层断裂所致。第三组：蓬莱镇组灰绿至浅绿色细粒砂岩，局部区域也夹杂有褐色至深褐色薄层状细粒砂岩，且分布极不均匀，一些区域不含该层，一些区域含量可达50%，薄层砂岩中同样由于含有大量的白色片状云母而成为薄弱部位。另外在本组岩层底部通常出现有细粒砂岩夹杂墨绿色棱角状泥岩块体或柱状墨绿色泥岩的情况，该层也成为本区域标志性地层。第四组：遂宁组顶部中厚层红褐色泥质砂岩、泥岩及灰绿色细粒砂岩不规则互层，以红褐色泥岩为主，总体岩石强度较低，抗风化能力差，新钻取完整泥岩岩芯在大气环境中暴露1-2天即自行崩解呈薄片状或碎块状；泥岩质地细致，透水能力极弱，完整岩石渗透性能在10-7cm/s3.5区域构造特征大足大佛湾石刻区所见地层主要为形成于侏罗纪中侏罗统的遂宁组上段岩层以及上侏罗统蓬莱镇组下段岩层，地层岩性相对单一，岩层近乎呈水平状，地质构造影响小。在地质构造图（见图3.5-1）上大佛湾石刻区位于一条NNE向宽泛背斜的没端，依背斜延伸方向推算，大佛湾石刻景区正好位于背斜脊部，受NWW、SEE向张拉作用，形成了区内走向为NNE10º～20º第一组主要张拉裂隙。图3.5-1地质构造纲要图（据内江水文地质报告）a背斜;b向斜;c压扭性及推测断裂（1）东山背斜；（2）西山背斜；（3）新店子背斜；（4）螺观山背斜；（5）荷包山背斜；（6）兴隆场背斜；（7）黄家场背斜；（8）板桥向斜；（9）复生桥向斜；（10）帅家坝向斜；（11）八角楼向斜；（12）龙爪寺向斜。1，朝天寺断裂；2，和尚坡断裂；3，芭蕉湾断裂；4，鱼口坳断裂；5，沙罐厂断裂；7，唐家坝断裂；7，长冲子断裂；8，县界断裂；9，刘家沟断裂；10，鞍子坡断裂；11，干龙洞断裂；12，秦家沟断裂；13，寨子坡断裂；14，月琴坝断裂；15，永大媒厂断裂；16，扬名坳断裂；17，燕子崖断裂；18古宇庙断裂；徐家洞断裂。区内该组裂隙属新华夏构造体系，该体系的典型构造特征是在燕山期构造应力场作用下形成的一系列NNE或NE向纵弯褶皱、逆断层或逆掩断层，而该应力场形成的主要原因是蒙古鄂霍茨克板块和伊佐奈岐板块向西俯冲、挤压，中国大陆逆时针转动20º～30º，壳内低速层和莫霍面发生滑脱，由此形成的荣昌—铜梁—合川一线东南方向广泛发育的隔挡式褶皱体系即为晚燕山期新华夏构造体系的典型代表。由于基地岩性刚度的影响，大足大佛湾石刻区所在的四川盆地局部区域在该时期的地质构造作用并不明显，表现为一系列地层变化微弱的宽泛褶皱区，而研究区域所在的宽泛背斜即为其中一条。除此之外石刻区还发育一组走向NWW280º～300º的宽张裂隙，该组裂隙为上述第一组裂隙所限，由此确定其形成时期晚于燕山期，而在此后的构造运动中可能形成此组裂隙的构造运动为四川运动。四川运动是在四川期印度洋板块快速北移，挤压中国大陆而成的，本期构造变形以轴向NWW向宽泛褶皱、NWW向逆掩断层等为主要构造标志，四川期内轴向NWW的宽缓褶皱在四川盆地中部分布十分广泛，且形态非常稳定。而正是这种稳定存在的宽缓褶皱在背斜区脊部形成了构造拉应力，从而导致了石刻区第二组宽张裂隙的生成。3.6地震及区域地壳稳定性重庆地区位于我国南北地震带中段东侧，是一个中强地震频发的地域，区内断裂带主要有华蓥山断裂带、长寿—遵义断裂带、七曜山—金佛山断裂带、方斗山断裂带等，在地质构造上属于华南板块的西部，华南板块属于相对稳定的地块，其地震频度和强度都比其他地区要低一些。重庆地区历史上有记载的最大地震是1856年的黔江小南海6.25级地震。建国以后，重庆发生过的最大的地震是1989年的渝北统景5.2、5.4级地震。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版），重庆市大足区抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度0.05g，设计地震分组属第一组，见图3.6-1。根据地壳结构、新生代地壳形变、现代构造应力场、地震等级、地震基本烈度、地震动峰值加速度等指标（表3-6-1），项目区内地质构造简单，地震活动较少，对项目区影响较小，地震动峰值加速度为0.05g，对应地震基本烈度为Ⅵ度区。根据上述条件进行地壳稳定性划分，据表中划分标准，将评估区地壳稳定性划分为稳定区。图3.6-1地震动峰值加速度区划图表3-6-1区域地壳稳定性分区和判别指标一览表稳定性地壳结构新生代地壳变形火山、地热迭加断裂角α布格异常梯度Bs（105Ms·km2）最大震级基本烈度地震动峰值加速度工程建设条件稳定区Ⅰ块状结构，缺乏深大断裂或仅有基底断裂，地壳完整性好缺乏第四系断裂，大面积上升，第四纪地壳沉降速率＜0.1毫米/0-10°70-90°比较均匀变化，缺乏梯度带M＜5.5≤6°≤0.05良好基本稳定区Ⅱ镶嵌结构，深断裂连续分布，间距大，地壳较完整存在第四纪断裂长度不大，第四纪地壳沉降速率0.1-0.4毫米/11-24°51-70°地段性异常梯度带Bs=0.5-2.05.5≤M≤6.07°0.10-0.15适宜但需抗震设计次不稳定区Ⅲ块状结构，深断裂成带出现，长度以大于百公里，地块呈条形、菱形地壳破碎发育晚更新世和全新世以来活动断裂，延伸长度大于百公里，存在近代活动断引起的米＞6级地震，第四纪地壳沉降速率大于0.4毫米/25-50°区域性异常梯带Bs=2.0-3.06.0≤M≤7.08-9°0.20-0.40中等适宜，须加强抗震和工程措施不稳定区Ⅳ区域性异常梯度带Bs＞3.0M≥7.25≥10°≥0.40不适宜资料来源：取自《区域地壳稳定性研究理论与方法》（地质出版社，1987）3.7水文地质特征钻探揭露圆觉洞区域地下水情况，补给、径流与排泄钻探揭露圆觉洞区域地下水情况，补给、径流与排泄区内地下水按存在部位主要分两种，存在于覆盖土层中的孔隙水以及存在于基岩裂隙中的裂隙水，其中基岩裂隙水广泛出露于各个造像本体中，对其保存危害性最大，而存在于土层中的孔隙水主要分布于南岸圣寿寺与文管所办公楼之间的厚层覆盖层中，其中大部分未能从石刻区立壁上出露，为该区域前端的人工挡墙所拦截，至挡墙前人工排水沟内排出，仅在“天人毕会”造像顶棚上有部分出露。造像砂岩体中赋存裂隙水，其中构造裂隙含脉状水，经其贯通的层面裂隙含层状水；不同高程断续分布区的泥夹层形成相对滞水层；构成水力特性极复杂的多层状连续或不连续水流。渗流的方向、流程、水头因地而异。在水平和垂直方向上，一年四季含水类型可由重力水转化为毛细水、结合水，当然也可反之。在无裂隙或裂隙不连通的地段则不含水。经多年的动态观测和专题试验查明，造像岩体地下水的补给源为：（1）降水渗入。地下水位较大升幅均与降雨过程一致；（2）地表水渗入。由大佛湾沟顶东北侧长年蓄水的圣迹池的池水经水池两侧及西侧坝底裂隙渗漏补给地下水；（3）污水渗入。来自大佛湾的东、北、南三侧街区的生活污水、排水沟污水、浇花木污水的渗入（其中以北侧饭馆区的排污量最大），流向圣迹池或不防渗的排水隧洞及各类裂隙渗入岩体而补给地下水。大佛湾是宝顶盆地中央的开阔冲沟，造像立壁恰是地下水的排泄边界。其排泄途径：（1）沿立壁底部出露成泉；（2）沿立壁不同部位形成浸水被蒸发；（3）沿沟底向深部和下游排泄。凡能形成连续水流的裂隙通道的通流均通畅，且途径短。沿立壁只发生浸水，在潮湿部位则通流极微弱或停滞。根据区内水文地质条件及造像岩壁渗水的水源类型，以往研究过程中曾选择井水、泉水、圣迹池水、九龙浴太子龙口流水（系以污水为主的、池水和地下水的混合水）采集水样进行水分析，区内的井水和泉水的化学类型为HCO3·SO4-Ca·Na型、HCO3·Cl-Ca·Na或Ca·Mg型水；矿化度0.30一0.83g/l、pH值6.97~8.02、硬度11~13德国度。耗氧量1.02-5.89；属淡水、中性至弱碱性水、微硬至硬水；有机质含量低的水。圣迹池水、龙口混合水的水化学类型为HCO3·CI-Ca·Na、Cl·HCO3-Ca·Na或Na·Ca型水；硬化度0.50~1.20g/l、pH值6.42-5.0、硬度8.70~22.53德国度、耗氧量8.4~57.0；属淡水至微咸水、弱酸性至弱碱性水、微硬至硬水。根据毫克当量百分数大于10的阴阳离子含量顺序排列划分水化学类型的结果，位于南侧壁的文管所Bl井和造像牧牛图立壁的B11，从1989年的HCO3型水至1991年以来转变为HC03·SO4和HCO3·Cl型水，阳离子为Ca·Na·Mg型三元水，水化学类型近年稳定。Bl井与B11泉处于上游关系，具水力联系。因受立壁顶部排水沟渗水及浇花木渗水的影响，而导致水化学类型的变异。大佛湾东南圣寿寺B2井水和巨型龛卧佛造像脚下的B10泉水，均以三元水为主，形成了HCO3·Cl·SO4、或HCO3·SO4·Cl型水。水化学类型近年亦属稳定，但已表现出矿化作用不断增强的趋势。B8圣迹池水和B9龙口混合水的水化学类型以二元水为主，个别为三元水，且由1991年的HCO3·Cl型水转变为CI·HCO3型水。矿化度增高1倍多，明显地表现出矿化作用的增强和人为污染的加剧。各井水水体化学组分见表3.7-1。表3.7-1大足石刻水体化学组统计表水体类型编号KNaCaMgHCO3SO4Cl井水B11.3611.7814.986.6060.8339.9621.96B21.549.7210.966.4437.0828.7718.68泉水B1010.119.7525.3914.3459.3574.8848.49B111.1310.4717.932.21132.0917.7217.58池水B616.80224.3046.339.29178.2224.93474.20混合水B920.30219.0066.3510.72274.2648.83423.83水体类型矿化度MPh可溶性SiO2耗氧量CODCO2总硬度总碱度游离侵蚀井水163.588.428.422.2256.9114.962.642.7881.624.334.331.26106.22—2.571.75泉水213.8810.4410.442.3870.44—6.212.74142.609.029.022.3959.28—2.966.07池水735.549.809.8013.5555.9415.597.508.19混合水709.5415.9715.9755.9376.8327.7810.7712.614圆觉洞及周边空间几何特征在圆觉洞顶板第四纪覆盖层揭露前后对圆觉洞地表及顶板，以及J10裂隙空腔和万岁楼，进行三维激光扫描，辅助控制测量和工程控制测量，建立统一坐标系，获得准确的圆觉洞顶板和围岩空间位置尤其是顶板厚度，建立空间模型。4.1圆觉洞空间尺寸圆觉洞的石窟朝向为北偏东44o，空间形状近“长方体”形。入洞甬道长6.5m左右，见图4.1-1，整个甬道外小内大，宽1.6~2.4m，高3.8~4.4m，甬道上方开凿明窗孔，孔高1.0~1.2m，宽3.8m，明窗孔下部距离底板4.8m，上部与圆觉洞外侧几乎平齐，距离围墙底部高差1.99m，水平距离1.6m。圆觉洞窟内最大高6.02m，宽9.55m，进深12.13m（图4.1-2），洞内底板标高488.74~488.85m。J10裂隙空腔明窗孔透光孔圆觉洞图J10裂隙空腔明窗孔透光孔圆觉洞横剖6纵剖4横剖6纵剖4图4.1-2圆觉洞底板平剖图为进一步说明圆觉洞的尺寸特征，对圆觉洞进行横剖和纵剖，从不同位置的剖面来说明洞窟的尺寸差异，剖面划分详见图2.3-2。图2.3-2中横剖面4较典型，约位于圆觉洞中间部位，即第三尊菩萨中心位置横剖面空间尺寸能从上中下3个标高说明洞体的宽度变化情况，具体数据见图4.1-3。圆觉洞的开窟宽度上下基本一致，宽6.49m左右，中部由于雕刻菩萨造像，开窟的宽度9.04m。由此可见，圆觉洞横剖断面的开状近“鼓”形。圆觉洞的开窟高度基本一致，洞窟顶板基本为平顶。左侧高5.39m，右侧高5.3m，其中差异由地层构造造成。J10裂隙空腔位于圆觉洞右上方0.37m处，空腔底板高出圆觉洞顶板0.2m，该处裂隙空腔宽0.67m。裂隙和圆觉洞之间被三层条石充填。此剖面显示，圆觉洞顶板厚度2.88m左右。图4.1-3圆觉洞横剖4剖面图从纵向看，图2.3-2中纵剖4比较典型，约位于纵向中间位置，纵剖面进深11.58m，顶板在距离洞口4.55m处存在一不均匀脱落形成高差0.18m的台阶。圆觉洞入口甬道的通道处高度4.4m，甬道尽头上部开明窗孔，明窗孔高0.73m，宽3.55m,，明窗孔处圆觉洞高5.7m，向洞内高度逐渐降低，靠近台阶处为5.28m高，跨过台阶突然升高至5.48m后再次逐渐降低至跪佛处为5.28m，后壁处高5.01m，详见图4.4-4。顶板厚度变化较大，从1.54m至3.36m，详见图4.1-3。图4.1-3圆觉洞纵剖4剖面图4.2圆觉洞顶板和地表覆盖层厚度分布圆觉洞的地表覆盖层以粉质黏土为主，部分为回填土，地表平坦。地表高程以万岁楼台阶部分为最高，向四周逐渐坡降，坡度1%~3%。据勘察可知，圆觉洞顶板覆土厚度分布情况为：洞窟前部靠近围墙处厚达0.82m，中部厚度0.6m左右，洞窟后部（靠近万岁楼）覆土厚度0.3m左右；洞窟左右两侧的覆土厚度除了J10裂隙1~2m宽的凹腔覆盖层厚1m以上，其余部位相差不大，差值在0.1m以内。图4.2-1圆觉洞顶板厚度分布云图圆觉洞顶板厚度分布如图4.2-1所示，入室甬道上部顶板最薄，厚0.4~0.7m，跨度1.6~2.4m，已沿裂隙破裂，下部由两条混凝土横梁支撑，上部混凝土覆面基本稳定；明窗孔跨度3.55m，顶板地表无覆盖层，基岩直接裸露在外约1.9m；岩石表面刻有两条排水沟，该处顶板厚度约1.54m；围墙处顶板厚度2.09m，向后室逐渐变厚，至中部顶板台阶处厚2.34m，后部厚2.6~3.37m。4.3圆觉洞与J10裂隙、万岁楼空间位置关系圆觉洞与J10裂隙、万岁楼在平面上位置相互重叠、交割，如图4.3-1所示。J10裂隙位于圆觉洞顶板的右侧0~0.6m，圆觉洞前4.5m，裂隙位于洞顶板右上方，最大距离右侧0.6m；洞后部7.5m，裂隙位于顶板上方，裂隙空间与圆觉洞平面上重合，裂隙底板即圆觉洞顶板条石。万岁楼位于圆觉洞的后侧，条石基础一角伸进圆觉洞空区范围1.5m，外围柱子有1根伸进圆觉洞内0.75m；万岁楼横跨J10裂隙，其中两根外柱、两个内柱落在J10裂隙空区。从图4.3-2分析可知，裂隙标高与圆觉洞顶部标高几乎一致，在入口右壁第二三尊菩萨上方分水岭处裂隙底板高出洞顶0.53m，向两侧逐渐降低至圆觉洞洞顶高度。J10裂隙走向44°，倾向西，总体倾角70°，在长时间的风化、冲蚀等作用下，J10裂隙已形成了具有一定宽度的空腔。在平面上，J10裂隙走向与圆觉洞的中轴线近平行，二者交角约4o，在圆觉洞的右侧二者相互交割，并在距离圆觉洞前壁内侧约4.5m处J10裂隙在洞内出露，交割段J10裂隙的最大宽度1.3m，最小宽度0.5m。J10裂隙与圆觉洞相互交割，破坏了圆觉洞顶板的完整性，导致顶板岩体与洞窟右侧壁岩体分离，分离宽度0~0.6m。出露部分的顶板岩体处于悬臂状态，顶板的荷载不能传递到右侧壁岩体上。1.5m7.5m4.5m万岁楼外边线及立柱J10裂隙外轮廓线觉洞洞内边线1.5m7.5m4.5m万岁楼外边线及立柱J10裂隙外轮廓线觉洞洞内边线图4.3-1圆觉洞与J10裂隙和万岁楼平面位置关系4.5m7.5m0.53m4.5m7.5m0.53m图4.3-2圆觉洞顶板与J10裂隙在立面上的位置关系图万岁楼为八角木塔结构，位于圆觉洞的正后方，并且横跨J10裂隙。万岁楼东南向的1根檐柱位于圆觉洞顶板之上，柱中心距离洞窟后岩壁面0.7m，该桩传递给洞窟顶板的荷载不利于顶板的稳定。万岁楼正东和正北的檐柱位于J10裂隙空腔之上，东北向檐柱位于J10裂隙的东侧，其它5根檐柱位于J10裂隙的西侧。4.4万岁楼基础荷载分布情况万岁楼为四层木结构建筑，高21.2m，底层边宽3.6m。楼为八角四重檐，楼层逐渐上收，翘角飞檐。按古建筑相关荷载取值标准对万岁楼的荷载进行统计，相关荷载值如表4.4-1所示。表4.4-1万岁楼荷载统计表序号项目取值单位数量计算荷载值（t）1层面活荷载3.6K小写N/m2小写112.3740.4532恒荷载（折算成木材）550K小写g/m3小写78.6643.2623琉璃瓦（包含灰被）174.3K小写g/m2小写278.87248.6074琉璃垂脊94.5K小写g/m小写96.5769.126合计141.4平均每组立柱荷载17.7本表中未考虑风、地震荷载的最不利组合5圆觉洞顶板病害现状5.1顶板岩体表面病害特征近年来圆觉洞内出现的岩体表面病害不仅影响了圆觉洞造像的艺术价值及可观赏性，而且还严重威胁到石刻造像的长久保存。石质文物病害即为在长期使用、流传、保存过程中由于环境变化、营力侵蚀、人为破坏等因素导致的石质文物在物质成分、结构构造、甚至外貌形态上所发生的一系列不利于文物安全保存或有损于文物外貌的变化。圆觉洞文物病害的出现与周边地质环境、水文环境有着密不可分的关系，其病理与病因不仅需要微观的研究分析工作，同样需要与其周边工程地质环境、水文地质环境的精细化勘察工作结合起来，因此，本次将圆觉洞病害调查工作纳入精细化勘察工作中来，最终从勘察成果的角度对圆觉洞病害成因进行合理分析。圆觉洞病害调查主要针对文物本体表面几毫米至数厘米范围内出现的病害类型、分布及其特征进行详查。调查方法中通过搭建洞内工作平台进行文物表面近距离病害调查并观察记录；调查病害分类主要依据我国文物保护行业标准《石质文物病害分类与图示》WW/T000