露天石质文物病害成因的故障树分析

王 双 　 王 浩 　 李雨株

(中兵勘察设计研究院，北京　100053)



露天石质文物病害成因的故障树分析

王 双 王 浩 李雨株

(中兵勘察设计研究院，北京100053)

在已有露天石质文物病害成因宏观分析的基础上，从生物病害、断裂与缺损、表面(层)风化、表层空鼓与裂隙等方面，对露天石质文物的病害成因进行了故障树分析，建立了较为直观的病害成因判断方法，为工程人员后续加固工作提供依据。

石质文物，病害成因，故障树分析法

石质文物是指以天然石材为基础的历史遗迹，包括石质古迹建筑、石窟、石碑等多种类型，具有极高的史料价值和艺术价值，是一类需要长期保存的特殊地质工程。与其他材料相比，由石材制成的文物耐久性好，受环境影响较小，保存度相对完好，但随着全球环境污染的加剧，在自然因素和人为因素的共同影响下，石质文物(特别是露天石质文物)正以惊人的速度产生病害，这些病害已经危及文物的安全保存，影响其历史价值和人文价值。

针对露天石质文物病害成因的研究包括宏观和微观两方面，其中宏观研究方法主要针对不同类型的病害分析其影响原因，病害类型主要包括稳定性病害、水的渗漏侵蚀病害和风化病害三大类；微观研究方法采用试验的方式，利用仪器设备对文物材质及病害程度进行评价分析。这两种研究方法能够以文字的方式较为全面地分析露天石质文物病害的形成原因，但文物保护加固工程需要更为直观的病害分析方法，方便工程人员能够迅速做出病害成因判断并采取相应的加固方法。

故障树是表示系统(或设备)特定事件(或非期望事件)与它各个子系统或各原部件故障之间的逻辑结构图[1]，故障树分析方法简称FTA(Fault Tree Analysis)，是将造成系统故障的各种因素采用可靠性框图进行细化分析的方法。

本文在已有露天石质文物病害成因宏观分析的基础上采用故障树分析方法对病害成因进行总结，建立较为直观的病害成因判断方法，为工程人员后续加固工作提供指导。在兼顾文物保护环境及其岩石本体材质的情况下，露天石质文物的病害类型包括[2]：石质文物生物病害、断裂与缺损、表面(层)风化、文物表层空鼓与裂隙、表面沉积与变色、不当保护修复。本文从以上六种类型着手进行病害成因的故障树分析。

1　故障树建立方法

故障树分析方法建立故障树步骤如下[3]：1)选择和确定故障树的顶事件；2)分析顶事件；3)分析输入事件；4)建立故障树。

2　露天石质文物病害成因的故障树分析

1)生物病害成因分析。生物病害主要分为以下三类：植物病害、动物病害和微生物病害。露天石质文物的生物病害成因故障树分析如图1所示。

2)断裂与缺损成因分析。石质文物的断裂与缺损主要为机械损伤，一般由外部因素导致，露天石质文物的断裂与缺损成因故障树分析如图2所示。

3)表面(层)风化成因分析。表面(层)风化病害主要包括六类：表面粉化剥落，盐晶花，表层片状剥落，鳞片状起翘与剥落，表面溶蚀，孔洞状风化。露天石质文物的表面(层)风化成因故障树分析如图3所示。

4)文物表层空鼓与裂隙成因分析。石质文物表层空鼓与裂隙病害一般由内外因素共同作用导致。露天石质文物的表层空鼓与裂隙成因故障树分析如图4所示。

5)表面沉积与变色成因分析。石质文物表面沉积与变色主要指文物表面由于各类污染物的沉积导致的变色现象。露天石质文物的表面沉积与变色成因故障树分析如图5所示。

6)不当保护修复成因分析。石质文物不当保护修复病害主要由人为因素导致。露天石质文物的不当保护修复成因故障树分析如图6所示。

3　结语

随着国家经济技术的发展，我国对露天石质文物的保护与修复事业也渐渐得到重视，作为一门新兴工程技术，保护与修复露天石质文物首先需要对其病害成因进行深层次的直观分析。露天石质文物病害产生的原因具有复杂性和多样性，本文以生物病害、断裂与缺损、表面(层)风化、文物表层空鼓与裂隙、表面沉积与变色、不当保护修复等六种病害为例，对各病害的成因进行了初步的故障树分析，通过故障树相关工程人员可以较为直观便捷地对这六类常见病害进行成因追溯，从而根据相关成因采取相应的文物保护和修复措施。本文对工程人员判断病害成因具有一定的参考和指导意义。

[1]史定华,王松瑞.故障树分析技术方法和理论[M].北京:北京师范大学出版社,1993.

[2]周伟强,王永进,刘林西.石质文物病害分类研究[A].全国考古与文物保护化学学术研讨会[C].2008.

[3]高晶,孙继银,陶灵姣.故障树分析法在电子设备抗电磁脉冲可靠性分析中的应用[J].微电子学与计算机,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

王双(1989- )，女，助理工程师；王浩(1981- )，男，高级工程师；李雨株(1989- )，女，工程师

TU-87

A