給地下結構做CT——地震科技爲山西古建築排除“腳下”險情

就在此時此刻，雲岡石窟所在山體的頂部，一套短週期地震計，正在和石窟周圍其他4套地震計一起，聆聽着石窟周邊的地脈動。

近日，記者隨中國地震局“防震減災高質量發展進行時”主題採訪活動探訪山西大同。晨露微涼，歷經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，相當於給地下做CT（計算機斷層掃描）。”山西礦山地震監測研究中心高級工程師殷偉偉介紹，結合山西數字測震臺網，它們可實時記錄石窟周邊振動情況。

雲岡石窟保護安全線外仍有少部分煤礦開採區。2024年5月，山西省地震局組織開展雲岡石窟地下安全線附近振動實時監測，防範越界開採問題。

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

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，瞭解施工、爆破和超標振動等的時空分佈特徵，提升文物保護區及周邊環境振動監測預警能力。如果提高臺站佈設密度，還可對雲岡石窟地下三維速度結構進行無損探測，獲取文物保護區場地效應和沉積層厚度等數據，爲文物地震安全保護工作的科學化、規範化提供新思路。

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，山西現有全國重點文物保護單位531處，總數排名全國第一，其中古建築420處，佔比79%，排名全國第一。

山西是文物大省，歷史上也是地震多發地區。著名的曲沃感應寺塔、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迴避的課題。”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略合作協議，加強雙方在文物抗震保護領域的合作；2023年11月，山西省地震局依託山西省震災風險防治中心成立文物保護科技創新團隊，山西省古建築與彩塑壁畫保護研究院3名專業人員加入；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，爲構建文物抗震保護運行機制奠定基礎……

地震科技借山西諸多古建築“一雙慧眼”，把地下情況看得更爲清楚真切。

位於太原的崇善寺建於明朝初期，寺內大悲殿是我國現存最完整的明代早期建築之一。

52個節點地震儀組成的短週期密集臺陣，正在大悲殿及周邊開展地下淺部的精細化三維結構探測；5條地質雷達測線、2條多功能電法測線，也幫助描繪出崇善寺地下30米內的地層結構特徵。

地震科技正幫助解答文物部門的一個問題——崇善寺腳下有什麼？

山西省古建築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，文物部門發現崇善寺大悲殿地基存在不均勻沉降。這成爲文物人心頭的隱憂：什麼引起了沉降，還有沒有繼續沉降的風險？

山西省震災風險防治中心高級工程師曾金豔介紹，經初步探測，他們已發現崇善寺地下存在不均勻地質體，但它究竟是什麼，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構響應和損傷機制。太原地鐵1號線運行後，他們還會在崇善寺增設環境振動監測設施，監測分析地鐵運行的振動對大悲殿結構可能產生的影響，爲文物部門開展預防性保護提供依據。

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築結構振動監測、陳列與館藏文物地震安全、地震預警信息服務等方面發力，提升地震科技對文物保護的支撐與服務能力。文物部門負責人則表示，如果有了更多監測數據，還可以進行古建築、彩塑、壁畫的“地震脆弱性”研究，及時進行精準加固，把文化遺產完整地交給下一代。

文/張蓋倫

供圖/視覺中國

（科技日報）