西旁景教遗址土的工程特性

赵海英 陆继财

1.前 言

葡萄沟景教寺院建筑遗址又称西旁景教遗址，出土过景教特征的遗存，如陶棺、壁画等。位于吐鲁番市葡萄沟内，火焰山西侧的小山丘上，坐标位置东经：89°12′55.39″、北纬：42°59′23.76″。景教即唐朝时期传入中国的基督教聂斯脱里派，也就是东方亚述教会，起源于今日叙利亚，被视为最早进入中国的基督教派，成为汉学研究一个活跃的领域。唐朝时曾一度在长安兴盛，并在全国都建有“十字寺”。

葡萄沟景教寺院建筑遗址的出现也再次证明景教传播范围的广泛，更说明丝绸之路兴盛之时吐鲁番地区多民族、多宗教的共存。对于我们现在的社会发展、民族团结具有重要的指导和借鉴意义。它对研究我国古代西域史、民族史、中西文化交流史以及西部环境变化都有重要的意义。

由于自然和人为的作用，这处景教寺院遗址已遭受严重的破坏，对其保护刻不容缓。遗址土工程特性决定土的强度和抗各种自然营力的侵蚀能力，是调查遗址发育主要病害的基础，是制定适宜保护措施的依据之一，国家文物局颁布的土遗址勘察规范中规定要对遗址土进行工程特性分析。作者在景教寺院建筑遗址保护工程方案勘察中，对该遗址的遗址土的工程特性进行了详细的分析，为遗址病害调查和保护方案提供必要的依据。

2.遗址保存现状

西旁景教遗址位于葡萄沟内，火焰山西侧的一山丘顶部，依山而建，建筑物地形高差约10m，见图1。遗址塌毁严重，原地堆积。目前残存主要为一些墙体，最高可达2m，大部分墙体被上部坍塌堆积土体所掩埋，墙高小于1m或仅出露墙基，墙厚60cm左右。墙体主要为粗粒土夯筑或土坯砌补，土坯块体较大，40cm×20cm×10cm，个头几乎是现代吐鲁番地区民居土坯的一倍。遗址四周的山坡上遍布灰陶片，这是一种典型的南北朝至唐代的粗砂陶片。

图1 西旁景教遗址地形图

3.遗址土的工程特性

为了全面研究遗址土体的工程特性，对遗址不同立面采集了样品，采样采用人工取样。室内测试土的物理力学性质指标、化学成分测试。

3.1 样品采集

现场采集样品为原状样和扰动样，所有土试样均妥善密封，防止湿度变化，严防曝晒或冰冻，并在运输中避免振动，具体采样位置见表1。

表1西旁景教寺院建筑遗址取样位置一览表

3.2 遗址土的化学成分

表2列出了所取土样的盐分含量。

表2 西旁景教寺院建筑遗址土的含盐量分析试验结果

土样易溶盐试验结果分析：不管是从总体上还是个体上来看，易溶盐中阴离子主要以和CL-含量最高，碳酸氢盐的含量次之，未检出。阳离子以Ca2+、Na+和K+为主，且含量较高，Mg2+含量较少。所以研究区内易溶盐主要成分为Na2SO4、K2SO4、CaCL2、NaCL、KCL，以及少量的NaHCO3、KHCO3、CaHCO3等。总体来讲、CL-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、易溶盐总量具有相同的分布规律。EW11墙体南立面、EW1北立面底部易溶盐含量大，土体腐蚀性最强，至顶部最小；EW11墙体北立面、EW23墙体南立面底部易溶盐含量小，至顶部达最大，土体腐蚀性最强；

pH值：研究区内土体的pH值分布比较均匀，pH值范围在8.4～9.0之间，具碱性。

3.3遗址土的物理特性

含水量试验采用烘干法，密度试验分为天然密度试验和土粒密度试验。表3统计了西旁景教寺院建筑遗址建筑材料的物理性质指标，主要为粉土，含水量很小，在1.6～2.0%之间；比重在2.7；干密度在1.5～1.8 g/cm3之间，变化幅度较大；孔隙比0.479～0.765。

表3 西旁景教寺院建筑遗址土的物理性质指标

土的颗粒大小和各种粒组所占的比例与土的物理力学性质有着一定关系。根据土的颗粒组成进行土的分类，根据土的类别，进而可以判定土的透水性、可塑性、收缩性、膨胀性等物理力学性质，从而指导工程实践。本次颗粒分析试验中的粗颗分采用筛析法，筛子孔径分别为10mm、5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.075mm。细颗分采用比重计法，所用比重计为甲种标准比重计。

总体上，粉粒含量普遍在50%以上，级配不良（图2～5）。

图2 J－1颗分曲线

图3 J－2颗分曲线

图4 J－3颗分曲线

图5 J－4颗分曲线

3.4 遗址土的力学特性

由于表层风化土制备完整的力学测试土样很困难，而且影响遗址稳定的主要是内部土体，因此，仅对内部新鲜土体进行了力学性能测试。本试验是为了测定墙体夯土强度，从而提供强度和稳定性计算所用的基本指标，采用应变控制式直剪仪对夯土试样进行了快速直接剪切试验，试验结果黏聚力c为40.2Kpa，内磨擦角为14.4°。

试验结果表明：景教寺院建筑遗址土体试样含有砂砾，土体的内聚力较大，内摩擦角中等，在加固墙体危险部分时应加强注意。

3.5 遗址土的崩解特性

西旁景教寺院建筑遗址之所以能遗留下来且保存完整也是因为这里干旱的自然环境。尽管西北地区降雨量少，但是偶尔一次的暴雨也有发生，而遇水后强度急剧降低是土遗址致命的弱点。

本试验从各组样品中选取两组平行土块，质量约40g左右，分别放在水中铁丝网上进行崩解，并对崩解过程进行监测描述，最后求出各个试样的平均崩解速度（表4）。通过所做的崩解试验看出，土的崩解速度均较慢，定性上崩解有相同的过程和崩解特性：因空隙的存在土样放入水中一般均产生气泡，土样先从底部呈粉粒纷纷扬扬的崩落，继而呈泻溜状从土样四周向中心推进崩落，由于麦秆和碎石的存在，二者形成胶结体，崩解速度随之而逐渐缓慢，崩解残留往往为碎石、麦秆或二者的胶结物。

表4 西旁景教寺院建筑遗址土的崩解速度

4 结论与建议

遗址土含盐量较高，pH值范围在8.4～9.0之间，具碱性；盐分含量与土体中水分富集与迁移关系密切。遗址土粉粒含量普遍在50%左右，砂、砾含量较高，级配不良。遗址土体在干燥状态时强度较高，抗水性弱，遇水易崩解。这些工程特性为外营力的破坏提供了有利的条件，造就了西旁景教寺院建筑遗址的主要病害为表面风化，遗址坍塌破坏严重（往往为整面墙体的坍塌）。保护方案选择时对台地周围的暂时性集水必须予以杜绝，加固土坯土质的选择要适宜。