盂縣藏山祠周邊巖體工程地質特征研究

范 瀟，閆宏彬，溫曉龍，齊彥明，黃 宇

（1.云岡石窟研究院，山西大同 037007；2.山西云岡文物保護修復有限責任公司，山西大同 037007；3.遼寧有色地質一〇一隊有限責任公司，遼寧撫順 113006）

藏山祠坐落于太行山西麓、山西省東大門的陽泉市盂縣北18公里處，地理位置在北緯38°13′18.6″與東經113°17′56.6″區域之間，海拔高度為1 087米，東臨石家莊，西接太原市，南望娘子關，北倚五臺山和西柏坡。藏山因春秋時期程嬰于此藏匿“趙氏孤兒”而得名[1]。藏山祠始建年代無以考證，據現存《神泉里藏山神廟記》碑載推斷，最晚為金大定十二年（1172）。2013年3月被列入第七批全國重點文物保護單位。

藏山祠周邊巖體以白云巖和石灰巖為主，上方崖壁高差約80 米。由于該區域節理發育，與近水平層理交錯切割，形成大片的危巖區域，這些區域除了位于古建筑上方外，也是游客游覽的必經之路，對古建筑本體和游客都是重大威脅，加之該區域地質構造作用強烈，一些危巖體的穩定系數預估已經接近臨界狀態，在藏山祠建筑群之間還有多處近期墜落形成的“夜來石”，個體較大，皆是上方危巖體崩塌墜落而來，也說明了藏山祠周邊的巖體穩定性十分脆弱。

1 區域地質特征

1.1 地貌

本區處于太行山中部西麓，地勢總趨勢為西高東低，丘陵起伏，大部分為石質和土石山區，經長期水流切割，風化剝蝕，使巖層裸露。藏山祠所處區域地勢平坦，周邊為群山環繞，高低落差極大，僅通過若干峽谷與周邊相通。

1.2 地層巖性

區域資料顯示[2]，藏山風景區主要出露奧陶系地層，屬于呂梁山-太行山分區，由老到新依次發育奧陶系下統亮甲山組白云巖（O1l）（也有資料把亮甲山組劃為三山子組三段[3]）和奧陶系中統下馬家溝組(O2x)。

經過實地勘察結合區域地質資料，將研究區地層劃分為三個層位，巖性特征，見表1。藏山祠周邊以第①層白云巖為主，第②、③層位于其正上方。

表1 藏山祠周邊巖體巖性特征

2 藏山祠周邊巖體工程地質特征

2.1 礦物組成及微觀形態

對藏山祠周邊巖石樣品薄片在偏光顯微鏡放大40倍觀察，其顯微照片，見圖1、圖2。巖性為粉晶、細晶含灰質白云巖，呈晶粒結構，晶粒大小0.01～0.05 mm不等，塊狀構造。巖石主要礦物成分為白云石和方解石，兩者含量約占巖石的95%以上，其中白云石含量在75%以上，方解石多以填充物及脈狀分布，此外還含有約5%的粘土礦物和其他碎屑。

圖1 細晶含灰質白云巖（放大倍數4×10）

圖2 粉晶含灰質白云巖（放大倍數4×10）

2.2 物理性質

按照GB/T23561《煤和巖石物理力學性質測定方法》，采用萬能壓力機、電子天平和鼓風干燥箱等設備對藏山祠周邊巖體3組巖石進行物理、水理和力學性質指標測試，實驗環境條件溫度22 ℃，濕度38%，測試結果，見表2。

表2 藏山祠周邊巖體物理、水理、力學測試結果

測試結果顯示，巖石天然密度在2.78～2.82 g/cm3之間，略大于白云巖經驗數據2.1～2.7 g/cm3和石灰巖經驗數據1.8～2.6 g/cm3[4]，說明藏山祠周邊巖石較為致密，不易風化，但因其主要成分為白云石和方解石，在酸雨條件下易發生溶蝕。

2.3 水理性質

雖然藏山祠所在區域冬季氣溫在0℃上下波動，但其巖石含水率僅為0.04～0.08%，同時巖石屬于堅硬巖類，因而凍融作用對巖石強度的影響不大。

2.4 力學性質

巖石天然抗壓強度為55.7～66.2 MPa，屬于硬質巖，飽和抗壓強度為51.7～61.6 MPa，軟化系數0.93～0.94，浸水后強度變化不明顯，屬于不軟化巖石，抗水抗風化性和抗凍性較強。

巖石抗拉強度3.39～4.33 MPa，內摩擦角36.5～38.8°，粘聚力5.74～6.66 MPa，內部結合程度較好。

3 藏山祠周邊巖體主要工程地質問題

藏山祠周邊巖體主要存在的工程地質問題是裂隙發育、溶蝕和崩塌，而巖石風化對巖體的影響相對較輕。

3.1 巖體裂隙

藏山祠周邊巖體裂隙主要受層理和節理控制，風化裂隙僅在水流聚集的地方發育。層理結合較緊密，產狀平緩，傾角在4～10°之間，僅在臨空區域裂開。巖體結構穩定性主要受節理影響，節理走向主要集中在340～20°和80～100°兩個區間內，且以近SN 向為主，節理走向分布，見圖3。兩組節理近垂直，傾角均大于80°，導致巖體被切割成長柱狀，成為巖體發生崩塌的誘因。

圖3 藏山祠周邊巖體節理走向玫瑰花圖

3.2 溶蝕

區內水文地質條件較發育，藏山祠東側八角亭處的“滴水巖”景觀，就是常年有地表水活動形成的，其水量受大氣降水影響，冬季水少時形成冰柱，該瀑布對周邊巖體不斷向內溶蝕，并使上方巖石懸空。此外，由于區內巖石均為石灰巖和白云巖，因而溶洞十分發育，特別是在藏山祠上方的石灰巖中，溶洞更是成片發育，位于藏山祠上方“拜水洞”景觀就是溶蝕作用形成的較大溶洞。裂隙的發育會加大溶蝕范圍從而削弱結構面的力學性質，加速巖體崩塌。

3.3 危巖崩塌

藏山祠周邊巖體遭受過多期多向的構造作用，層面、斷層、節理裂隙等軟弱結構面極其發育。由于崖壁巖體持續風化崩解，在小型塊石風化掉落的同時，形成的凹腔越來越大，上部巖體懸空區域也不斷增大，巖體處于持續卸荷狀態，卸荷裂隙有逐漸加寬的趨勢，加上較強烈的區域地質構造作用，危巖體的整體穩定性也受到一定的影響。若任其進一步發展，在暴雨、地震等不良作用下，現處于臨界穩定狀態的危巖體將有發生大規模的崩塌的風險，對下方游客的人身安全和古建筑群的安全保存構成直接威脅。

4 結論

藏山祠古建筑群周邊巖石類型主要為白云巖和石灰巖，物理力學性質較好，但巖體在早期強烈的構造作用下，近垂直相交的陡立節理十分發育，巖體延節理面被切割成長柱狀，同時由于巖體長期暴露在自然界中，晚期自然界各種營力的綜合作用使原本構造裂隙十分發育的巖體愈發破碎，危巖體極為發育。受自重作用，不斷發生墜落坍塌，由于上部巖體失去支撐作用，其結構穩定性不斷降低，巖體繼續發生卸荷變形，一些危巖體的應力集中部位已發生明顯開裂，如果發生崩塌或傾倒，落下的較大危巖會對下方的古建筑群會造成毀滅性的打擊，同時威脅游客的人身安全，亟需對危巖進行加固治理。