地震科技為山西古建筑排除“腳下”險(xiǎn)情

【文化中國行 科技賦能典型案例】

◎本報(bào)記者 張蓋倫

就在此時(shí)此刻，云岡石窟所在山體的頂部，一套短周期地震計(jì)，正在和石窟周圍其他4套地震計(jì)一起，聆聽著石窟周邊的地脈動(dòng)。

近日，記者隨中國地震局“防震減災(zāi)高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)行時(shí)”主題采訪活動(dòng)探訪山西大同。晨露微涼，歷經(jīng)千年風(fēng)霜的石窟在腳下靜默無聲，但人類感覺不到的地脈動(dòng)背景噪聲則一直存在。

“這些地震計(jì)做的工作，相當(dāng)于給地下做CT（計(jì)算機(jī)斷層掃描）?！?山西礦山地震監(jiān)測(cè)研究中心高級(jí)工程師殷偉偉介紹，結(jié)合山西數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)，它們可實(shí)時(shí)記錄石窟周邊振動(dòng)情況。

云岡石窟保護(hù)安全線外仍有少部分煤礦開采區(qū)。2024年5月，山西省地震局組織開展云岡石窟地下安全線附近振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防范越界開采問題。

殷偉偉打開電腦，展示實(shí)時(shí)地震記錄波形圖。運(yùn)行半年來，這套監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)記錄到了840多個(gè)振動(dòng)事件，振動(dòng)幅度均未超過文物保護(hù)規(guī)定閾值。

殷偉偉介紹，通過分析地震波形可以掌握振動(dòng)的來源和強(qiáng)度，了解施工、爆破和超標(biāo)振動(dòng)等的時(shí)空分布特征，提升文物保護(hù)區(qū)及周邊環(huán)境振動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力。如果提高臺(tái)站布設(shè)密度，還可對(duì)云岡石窟地下三維速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行無損探測(cè)，獲取文物保護(hù)區(qū)場(chǎng)地效應(yīng)和沉積層厚度等數(shù)據(jù)，為文物地震安全保護(hù)工作的科學(xué)化、規(guī)范化提供新思路。

在山西，地震部門和文物部門這樣的合作，正變得越來越多。

截至2023年初，山西現(xiàn)有全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位531處，總數(shù)排名全國第一，其中古建筑420處，占比79%，排名全國第一。

山西是文物大省，歷史上也是地震多發(fā)地區(qū)。著名的曲沃感應(yīng)寺塔、廣勝寺飛虹塔、永濟(jì)普救寺塔、安邑興國寺塔都因地震損壞或損毀?！氨ＷC地震來臨時(shí)文物的安全是山西文物保護(hù)不可回避的課題?！鄙轿魇〉卣鹁贮h組副書記、副局長(zhǎng)（主持工作）歐陽承新說。

在山西這片古老土地上，一系列舉措推動(dòng)“地震人”和“文物人”“雙向奔赴”：2023年7月，山西省地震局與山西省文物局簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，加強(qiáng)雙方在文物抗震保護(hù)領(lǐng)域的合作；2023年11月，山西省地震局依托山西省震災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防治中心成立文物保護(hù)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，山西省古建筑與彩塑壁畫保護(hù)研究院3名專業(yè)人員加入；2024年5月，山西省地震局與山西省文物局研究制定文物抗震保護(hù)三年行動(dòng)方案，為構(gòu)建文物抗震保護(hù)運(yùn)行機(jī)制奠定基礎(chǔ)……

地震科技借山西諸多古建筑“一雙慧眼”，把地下情況看得更為清楚真切。

位于太原的崇善寺建于明朝初期，寺內(nèi)大悲殿是我國現(xiàn)存最完整的明代早期建筑之一。

52個(gè)節(jié)點(diǎn)地震儀組成的短周期密集臺(tái)陣，正在大悲殿及周邊開展地下淺部的精細(xì)化三維結(jié)構(gòu)探測(cè)；5條地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線、2條多功能電法測(cè)線，也幫助描繪出崇善寺地下30米內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)特征。

地震科技正幫助解答文物部門的一個(gè)問題——崇善寺腳下有什么？

山西省古建筑與彩塑壁畫保護(hù)研究院副院長(zhǎng)王小龍告訴記者，在2012年的勘察測(cè)繪中，文物部門發(fā)現(xiàn)崇善寺大悲殿地基存在不均勻沉降。這成為文物人心頭的隱憂：什么引起了沉降，還有沒有繼續(xù)沉降的風(fēng)險(xiǎn)？

山西省震災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防治中心高級(jí)工程師曾金艷介紹，經(jīng)初步探測(cè)，他們已發(fā)現(xiàn)崇善寺地下存在不均勻地質(zhì)體，但它究竟是什么，還需進(jìn)一步研究。此外，團(tuán)隊(duì)還將進(jìn)一步探究大悲殿在地震作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和損傷機(jī)制。太原地鐵1號(hào)線運(yùn)行后，他們還會(huì)在崇善寺增設(shè)環(huán)境振動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施，監(jiān)測(cè)分析地鐵運(yùn)行的振動(dòng)對(duì)大悲殿結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響，為文物部門開展預(yù)防性保護(hù)提供依據(jù)。

11月24日，歐陽承新向記者透露，他們還將展開更多合作。山西省地震局將在不可移動(dòng)文物與古建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè)、陳列與館藏文物地震安全、地震預(yù)警信息服務(wù)等方面發(fā)力，提升地震科技對(duì)文物保護(hù)的支撐與服務(wù)能力。文物部門負(fù)責(zé)人則表示，如果有了更多監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行古建筑、彩塑、壁畫的“地震脆弱性”研究，及時(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)加固，把文化遺產(chǎn)完整地交給下一代。