大遗址及岩土文物保护

遗址及岩土文物保护,在文研院老一辈科研人员几十年的不懈努力下,通过在云冈石窟、龙门石窟、大足石刻、乐山大佛等遗产地的工程实践和科研工作,在上个世纪八、九十年代,已成为文研院在国内文物保护领域的优势方向,并确立了国内领先地位,新世纪以来,随着黄克忠、姜怀英、贾瑞广等一批老专家的退休,文研院的中青年科研人员接过了他们的接力棒,逐渐成为了该领域的中坚力量,2006年—2015年间,文研院无论是工程实践还是科研工作,该方面都取得了丰硕成果。据统计,承担并完成省部级以上(含省部级)课题5项,完成基本科研业务费课题19项;完成并已获批实施的全国重点文物保护单位和世界遗产地保护工程设计项目122项,其中石窟及石刻类51项、遗址及墓葬类71项。

 

(一)岩土文物保护应用基础理论及技术标准研究

2006年—2015年间,文研院在岩土文物保护应用基础理论及标准化建设方面开展了一系列的研究工作。

《石窟岩体结构稳定性分析评价系统研究》以云冈石窟作为主要研究对象,首次明确了石窟岩体稳定性问题的类型,明确了石窟岩体破坏模式、变形特征以及与石窟形制特点、岩性结构特征的关系,提出了石窟岩体破坏模式和稳定状态评价标准及加固设计安全标准。

《无损或微损检测技术在石窟保护中的应用研究》从现有石质文物无损和微损检测技术调查入手,以云冈石窟作为主要研究对象,梳理了现有无损或微损检测技术针对砂岩质文物对象应用的需求、现状、技术瓶颈及技术发展方向。

《环境因素控制下的砂岩类文物材料性能失效分析研究》在系统分析和总结前人研究工作的基础上,选择了山西大同云冈石窟、甘肃庆阳北石窟寺、重庆大足石刻、广州番禺莲花山石刻四处典型性的砂岩类文物材料,通过室内单一环境因素模拟实验(干湿交替、冻融、盐雾等)和南、北方综合环境因素模拟试验,结合相关指标的测试,系统地研究了单一和综合环境因素控制下不同地区的砂岩类文物材料的劣化过程和速度。

《碳酸盐石质文物劣化定量分析与评价系统研究》以河南洛阳龙门石窟碳酸盐岩及北京西黄寺白云石大理岩为研究对象,对碳酸盐石质文物的劣化特征、劣化机理及评价方法进行了全面而系统地分析研究。

《主动式红外热像技术在石质文物保护中的应用研究》针对石质文物表层发育的裂隙及空鼓等典型病害,通过现场实验和实验室模型比对校正,建立了主动式红外热像技术在石质文物病害探测中的工作方法。

以上这些课题从岩体结构稳定性分析评价方法、现场无损检测技术、岩石材料劣化特征与评价方法等方面对石质文物保护的相关应用基础理论问题进行了全面而系统的研究,取得的研究成果,不仅为中国岩土文物保护提供了理论方面的技术支持,而且部分技术方法和理论研究已达到世界领先水平,如岩体结构稳定性数值分析技术研究、红外热像技术研究和岩石劣化机理及评价方法研究;在此基础上,文研院还主持编制了行业标准1部《石质文物保护工程勘察技术规范》(WW/T)(李宏松等,2012—2014);出版专著2部,《石窟岩体结构稳定性分析评价系统研究》(王金华等,2015)、《石质文物岩石材料劣化特征及评价方法》(李宏松,2015)。其中《石质文物保护工程勘察规范》规定了不可移动石质文物保护工程勘察工作中调查、测绘、勘探、取样、测试分析及报告编制等工作的技术要求,内容详实,科学合理,全面反映了50多年来我国石质文物保护工程勘察经验和研究成果,对今后石质文物保护工程勘察工作具有指导意义。

 

(二)岩土文物保护修复材料研究

2006—2015年间,结合工程项目,通过基本科研业务费课题资助形式,文研院一批中青年科技人员在岩土文物修复材料研究方面开展了持续性的研究工作,如《石灰岩质文物裂缝注浆材料及工艺研究》、《南越王宫署土遗址保护材料研究》、《天然水硬石灰在岩土文物与遗址加固修复中的应用研究》、《北方地区非露天条件下既有土遗址加固材料保护效果评估研究》、《承德避暑山庄凝灰岩文物的劣化机理及加固材料筛选研究》、《水硬性石灰在土遗址加固修复中的应用研究》、《灰岩质石窟寺岩体渗水裂隙灌浆材料研究》。其中最为突出的成果是水硬性石灰类修复材料的在岩土文物保护修复中的应用研究。

2007年文研院首次以花山岩画修复加固工程为例,开展了对欧洲水硬性石灰在灰岩类石质文物加固修复中的应用研究;2010年始,在前人对大地湾遗址地面水硬性胶凝材料研究的基础之上,又对国产水硬性石灰烧料礓石及烧阿嘎土作为岩土文物的修复加固材料进行了研发及对其物理力学性能、标准性能的测试;接着在2013年在承德避暑山庄及周围寺庙石质文物保护工程中,在前期修复与加固材料的研究基础上,将改性料礓石及阿嘎土成功应用于凝灰岩石质文物保护工程,并取得良好的效果。总之文研院通过对水硬性石灰修复材料从固化机理到应用效果的分析评价的持续十年的研究,为该类修复材料在我国岩土文物保护修复工程中的应用与推广奠定了坚实基础。

 

(三)岩土文物保护技术研究及工程实践

2006—2015年间,文研院在岩土文物保护工程实践方面,承担一批国家文物保护重点工程,在这些工程中,对现代文物保护原则在具体实践中的思考,及对现代科学技术、材料的科学运用和积极尝试,对我国文物保护领域都极具探索性、突破性和借鉴意义。

花山岩画抢救性保护修复工程从前期勘察、调查、病害机理研究,到保护材料研发,工程实施为期近十余年,是一项系统性综合性保护工程。

2007年文研院结合花山岩画加固修复工程,首次开展了对欧洲水硬性石灰修复加固材料的应用研究。在课题研究的基础上,2011年文研院组织进行了第一期试验性抢救保护工程,对水硬石灰材料应用于工程实践进行了大量现场试验,详细摸索并总结了具体的工艺方法和技术路线。在现场试验基础上,编制了《花山岩画开裂岩石加固工艺》和《花山岩画保护工程施工手册》,这两个具有指导性的技术文件。为整个工程顺利实施提供了技术保障。该项工程的实施为宁明左江岩画申报世界遗产奠定了良好基础,也为同类型保护工程的组织和实施积累了丰富经验。

重庆潼南大佛本体保护修复工程,自2010年9月启动至2012年5月现场工作完成,工程历时21个月。为保证工程顺利实施,文研院在工程实施前对大佛本体进行了系统勘察,针对相关问题与难点,经论证形成了对修复操作具有指导意义的现状评估与对策研究报告。在修复中坚持最小干预的原则。对严重风化并出现空鼓的岩石胎体,采用了灌浆、加固、回帖的方法;对发髻等部的造型缺损经过审慎论证,借鉴了川渝地区特有的造像形制进行了修复;在对金箔层的修复中,发掘并应用了传统髹漆、贴金工艺。而对整体环境,采取了控制部分裂隙水源、设置脚部周边排湿通道的方法,减小渗水对本体的侵蚀,疏通了毛细水的扩散路径。

在工程实施过程中,面对修复对象体量巨大,石质、贴金、彩绘多种材质交织,地区环境持续高湿等带来的问题,多次邀请专家咨询,研讨解决方案,达到了技术要求与传统工艺统一性的严格控制。鉴于该项工程在我国同类型保护工程中的示范作用,该项工程荣获了2012年度“十佳文物保护修缮工程”。

重庆大足石刻千手观音造像抢救性保护修复工程。大足宝顶山千手观音造像本体保存环境特殊、病害严重、历史工艺复杂,目前国内外尚未有可供借鉴、参考的案例和技术经验,是一项颇具挑战性的工程,因此该项工程被列为国家文物局石窟类保护的“一号工程”。

2008年7月千手观音造像抢救性保护工程前期勘察研究工作正式启动以来,文研院作为工程组织单位联合敦煌研究院、大足石刻研究院、中国地质大学(武汉)、北京大学文博学院、北京建筑大学、河海大学等多家专业机构共同参与了千手观音造像的研究、保护和修复工作。通过此次修复工程的实施,文研院对现代修复原则在我国具体保护修复工程的实践方式进行了较深入地研究,以期成为现代修复原则与中国文物古迹修复实践结合的范例,特别是对宗教类遗产这一既特殊又具有普遍性的文化遗产修复原则的探讨,为今后类似修复工程积累了宝贵经验。

承德避暑山庄及外八庙石质文物的保护,尤其是凝灰岩文物岩性特殊、病害机理较为复杂,相关研究极为缺乏,没有可以借鉴的经验。针对承德凝灰岩几种独特的病害形式以及特殊气候条件,文研院针对承德避暑山庄凝灰岩的物理力学性质及风化机理进行了系统的前期研究,在此基础上通过多种保护修复材料的现场筛选试验,最终确定了适合于承德凝灰岩加固的防风化、灌浆、粘接材料及施工工艺,并提出了切实可行的施工方法,以上成果对于全国其他地域凝灰岩石质文物的保护具有借鉴意义。

 

(四)考古遗址展示技术方法研究

2006—2015年间,是我国遗址保护与展示理论研究与实践工作推陈出新的十年,大量新概念、新理念和新技术方法的出现和应用,尤其是“考古遗址公园”概念的提出和相关体系的日臻完善。使考古遗址的保护与展示成为了我国文物保护领域的一大热点。而文研院在这方面研究和实践中也扮演着举足轻重的角色。

“考古遗址公园”是近年来有机结合遗址保护与区域发展的一种保护利用方式, 2010年和2013年,国家文物局先后开展了两次国家考古遗址公园评定工作,并共计24家国家考古遗址公园,并有43家列入立项名单;在评定过程中文研院有多位专家参与其中,并对首批评选工作的初选材料进行了分类核查。同时,文研院配合各地国家考古遗址公园的申报工作,先后编制了隋唐洛阳城等十多处考古遗址公园规划,其中隋唐洛阳城、汉魏洛阳故城、钓鱼城、大运河南旺枢纽4处考古遗址公园已被正式公布为国家考古遗址公园,赵王城、辽上京、金牛山、城村汉城、郑韩故城、铜绿山、牛河梁7处已进入立项名单。目前,这些考古遗址公园已陆续开始建设,部分已向社会开放展示,在考古遗址保护和助力城市公共文化建设、改善区域环境等方面起到了良好的示范作用。

在考古遗址公园核心行业要求和规定的制定方面,文研院也充分发挥了行业领军作用和平台作用。协助国家文物局完成了《国家考古遗址公园管理办法(试行)》的起草工作,承担了《国家考古遗址公园规划编制要求(试行)》的主要编制工作,参与了《国家考古遗址公园管理办法(试行)》的修编工作及《国家考古遗址公园申报指南》预研究工作,多名专家全程参与了国家考古遗址公园首次公园评估工作,对首批12家国家考古遗址公园进行了全面评估,并配合国家文物局核定了评估报告。此外,文研院还积极促进工程实践向科研成果的转化,围绕考古遗址公园的发表了一系列的学术文章,在一定程度上为国家考古遗址公园的实践工作提供了支撑。