露天石質文物病害成因的故障樹分析

王 雙 　 王 浩 　 李雨株

(中兵勘察設計研究院，北京　100053)

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露天石質文物病害成因的故障樹分析

王 雙 王 浩 李雨株

(中兵勘察設計研究院，北京100053)

在已有露天石質文物病害成因宏觀分析的基礎上，從生物病害、斷裂與缺損、表面(層)風化、表層空鼓與裂隙等方面，對露天石質文物的病害成因進行了故障樹分析，建立了較為直觀的病害成因判斷方法，為工程人員后續加固工作提供依據。

石質文物，病害成因，故障樹分析法

石質文物是指以天然石材為基礎的歷史遺跡，包括石質古跡建筑、石窟、石碑等多種類型，具有極高的史料價值和藝術價值，是一類需要長期保存的特殊地質工程。與其他材料相比，由石材制成的文物耐久性好，受環境影響較小，保存度相對完好，但隨著全球環境污染的加劇，在自然因素和人為因素的共同影響下，石質文物(特別是露天石質文物)正以驚人的速度產生病害，這些病害已經危及文物的安全保存，影響其歷史價值和人文價值。

針對露天石質文物病害成因的研究包括宏觀和微觀兩方面，其中宏觀研究方法主要針對不同類型的病害分析其影響原因，病害類型主要包括穩定性病害、水的滲漏侵蝕病害和風化病害三大類；微觀研究方法采用試驗的方式，利用儀器設備對文物材質及病害程度進行評價分析。這兩種研究方法能夠以文字的方式較為全面地分析露天石質文物病害的形成原因，但文物保護加固工程需要更為直觀的病害分析方法，方便工程人員能夠迅速做出病害成因判斷并采取相應的加固方法。

故障樹是表示系統(或設備)特定事件(或非期望事件)與它各個子系統或各原部件故障之間的邏輯結構圖[1]，故障樹分析方法簡稱FTA(Fault Tree Analysis)，是將造成系統故障的各種因素采用可靠性框圖進行細化分析的方法。

本文在已有露天石質文物病害成因宏觀分析的基礎上采用故障樹分析方法對病害成因進行總結，建立較為直觀的病害成因判斷方法，為工程人員后續加固工作提供指導。在兼顧文物保護環境及其巖石本體材質的情況下，露天石質文物的病害類型包括[2]：石質文物生物病害、斷裂與缺損、表面(層)風化、文物表層空鼓與裂隙、表面沉積與變色、不當保護修復。本文從以上六種類型著手進行病害成因的故障樹分析。

1　故障樹建立方法

故障樹分析方法建立故障樹步驟如下[3]：1)選擇和確定故障樹的頂事件；2)分析頂事件；3)分析輸入事件；4)建立故障樹。

2　露天石質文物病害成因的故障樹分析

1)生物病害成因分析。生物病害主要分為以下三類：植物病害、動物病害和微生物病害。露天石質文物的生物病害成因故障樹分析如圖1所示。

2)斷裂與缺損成因分析。石質文物的斷裂與缺損主要為機械損傷，一般由外部因素導致，露天石質文物的斷裂與缺損成因故障樹分析如圖2所示。

3)表面(層)風化成因分析。表面(層)風化病害主要包括六類：表面粉化剝落，鹽晶花，表層片狀剝落，鱗片狀起翹與剝落，表面溶蝕，孔洞狀風化。露天石質文物的表面(層)風化成因故障樹分析如圖3所示。

4)文物表層空鼓與裂隙成因分析。石質文物表層空鼓與裂隙病害一般由內外因素共同作用導致。露天石質文物的表層空鼓與裂隙成因故障樹分析如圖4所示。

5)表面沉積與變色成因分析。石質文物表面沉積與變色主要指文物表面由于各類污染物的沉積導致的變色現象。露天石質文物的表面沉積與變色成因故障樹分析如圖5所示。

6)不當保護修復成因分析。石質文物不當保護修復病害主要由人為因素導致。露天石質文物的不當保護修復成因故障樹分析如圖6所示。

3　結語

隨著國家經濟技術的發展，我國對露天石質文物的保護與修復事業也漸漸得到重視，作為一門新興工程技術，保護與修復露天石質文物首先需要對其病害成因進行深層次的直觀分析。露天石質文物病害產生的原因具有復雜性和多樣性，本文以生物病害、斷裂與缺損、表面(層)風化、文物表層空鼓與裂隙、表面沉積與變色、不當保護修復等六種病害為例，對各病害的成因進行了初步的故障樹分析，通過故障樹相關工程人員可以較為直觀便捷地對這六類常見病害進行成因追溯，從而根據相關成因采取相應的文物保護和修復措施。本文對工程人員判斷病害成因具有一定的參考和指導意義。

[1]史定華,王松瑞.故障樹分析技術方法和理論[M].北京:北京師范大學出版社,1993.

[2]周偉強,王永進,劉林西.石質文物病害分類研究[A].全國考古與文物保護化學學術研討會[C].2008.

[3]高晶,孫繼銀,陶靈姣.故障樹分析法在電子設備抗電磁脈沖可靠性分析中的應用[J].微電子學與計算機,2009,26(3):153-155,161.

On Fault Tree Analysis of reasons for diseases of open stone historical relics

Wang ShuangWang HaoLi Yuzhu

(ChinaOrdnanceIndustrySurveyandGeotechnicalInstitute,Beijing100053,China)

Based on the macroscopic analysis of the reasons for diseases of open stone historical relics, the paper undertakes the Fault Tree Analysis of the reasons for the diseases from the biological diseases, cracks and damages, weathered surface, surface layer hollow and cracks, and establishes the visual disease reason judgment methods, so as to provide some reference for the following consolidation of project staff.

geological relics, reasons for diseases, Fault Tree Analysis method

1009-6825(2016)23-0089-02

2016-06-28

王雙(1989- )，女，助理工程師；王浩(1981- )，男，高級工程師；李雨株(1989- )，女，工程師

TU-87

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