地震科技為山西古建筑排除“腳下”險情

【文化中國行 科技賦能典型案例】

◎本報記者 張蓋倫

就在此時此刻，云岡石窟所在山體的頂部，一套短周期地震計，正在和石窟周圍其他4套地震計一起，聆聽著石窟周邊的地脈動。

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

“這些地震計做的工作，相當于給地下做CT(計算機斷層掃描)。” 山西礦山地震監(jiān)測研究中心高級工程師殷偉偉介紹，結(jié)合山西數(shù)字測震臺網(wǎng)，它們可實時記錄石窟周邊振動情況。

云岡石窟保護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實時監(jiān)測，防范越界開采問題。

殷偉偉打開電腦，展示實時地震記錄波形圖。運行半年來，這套監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)記錄到了840多個振動事件，振動幅度均未超過文物保護規(guī)定閾值。

殷偉偉介紹，通過分析地震波形可以掌握振動的來源和強度，了解施工、爆破和超標振動等的時空分布特征，提升文物保護區(qū)及周邊環(huán)境振動監(jiān)測預警能力。如果提高臺站布設(shè)密度，還可對云岡石窟地下三維速度結(jié)構(gòu)進行無損探測，獲取文物保護區(qū)場地效應(yīng)和沉積層厚度等數(shù)據(jù)，為文物地震安全保護工作的科學化、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)有全國重點文物保護單位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、永濟普救寺塔、安邑興國寺塔都因地震損壞或損毀。“保證地震來臨時文物的安全是山西文物保護不可回避的課題。”山西省地震局黨組副書記、副局長(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“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，加強雙方在文物抗震保護領(lǐng)域的合作;2023年11月，山西省地震局依托山西省震災(zāi)風險防治中心成立文物保護科技創(chuàng)新團隊，山西省古建筑與彩塑壁畫保護研究院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三年行動方案，為構(gòu)建文物抗震保護運行機制奠定基礎(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個節(jié)點地震儀組成的短周期密集臺陣，正在大悲殿及周邊開展地下淺部的精細化三維結(jié)構(gòu)探測;5條地質(zhì)雷達測線、2條多功能電法測線，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問題——崇善寺腳下有什么?

山西省古建筑與彩塑壁畫保護研究院副院長王小龍告訴記者，在2012年的勘察測繪中，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)沉降的風險?

山西省震災(zāi)風險防治中心高級工程師曾金艷介紹，經(jīng)初步探測，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，還需進一步研究。此外，團隊還將進一步探究大悲殿在地震作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和損傷機制。太原地鐵1號線運行后，他們還會在崇善寺增設(shè)環(huán)境振動監(jiān)測設(shè)施，監(jiān)測分析地鐵運行的振動對大悲殿結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響，為文物部門開展預防性保護提供依據(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文物與古建筑結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測、陳列與館藏文物地震安全、地震預警信息服務(wù)等方面發(fā)力，提升地震科技對文物保護的支撐與服務(wù)能力。文物部門負責人則表示，如果有了更多監(jiān)測數(shù)據(jù)，還可以進行古建筑、彩塑、壁畫的“地震脆弱性”研究，及時進行精準加固，把文化遺產(chǎn)完整地交給下一代。