研究性保護加速破解西北長城夯築“秘訣”

在我國文化遺産保護領域的首個多場耦合環境模擬實驗室，1:1基於傳統工藝製備的夯土墻體試驗樣品正在經歷“太陽”的照射。“太陽”由9盞架設在屋頂的燈組成，經過人工調節，一次照射週期就能模擬一輪太陽的東升西落。

“實驗室可以加速模擬漫長而微妙的自然變化，幫助更快獲知長城對不同環境的響應機制，以及對不同保護措施的耐候性。”敦煌研究院保護研究所副所長裴強強説。

這是敦煌研究院國家古代壁畫與土遺址保護多場耦合環境模擬實驗室的試驗場景。（受訪者供圖）

西北地區多以黃土夯築長城為主，在漫長時光中，墻體根部掏蝕凹進、墻面風化剝落、裂隙發育等病害都在加速長城的“衰老”。

“文物保護要從搶救性保護向預防性保護轉變，就必須搞清楚文物劣化的深層次機理。”敦煌研究院副院長郭青林説。

長城體量大、周邊自然環境複雜。老一輩文物工作者在專注對長城本體進行“搶救”的同時，通過開展小體量的室內實驗和足尺現場試驗積極探索預防性保護之道。國家古代壁畫與土遺址保護多場耦合環境模擬實驗室就是我國文物科技領域一次全新探索。

多場耦合，指模擬溫濕度、光照、降雨、降雪多因素時序性自然環境條件。裴強強介紹，實驗室從規劃到建成，前後歷時近15年，他們基於不同區域10年間的基礎氣候資料，分析總結提取了對長城影響較大的極端天氣和氣候環境，並想方設法在實驗室實現模擬載入。

2020年底，多場耦合環境模擬實驗室正式投運。這個實驗室不僅具有時間可控、變數可控、條件可重復、能進行足尺模型試驗等優點，還能承載數噸重的大型土遺址樣品，可在較短時間內模擬土遺址長期受自然環境影響出現的病害。

截至目前，甘肅省已經突破並掌握了包括錨固灌漿加固技術、支頂加固技術、表面防風化技術在內的一系列土質長城保護關鍵技術，並形成了一整套成熟的保護理論和工藝技術規範。針對根部掏蝕土遺址病害發育機制與穩定性問題，多場耦合環境模擬實驗室獲得了相關理論性指標。

這是9月11日在敦煌研究院國家古代壁畫與土遺址保護多場耦合環境模擬實驗室冬季倉拍攝的正在試驗中的土遺址監測樣品。新華社記者張智敏攝

裴強強介紹，目前長城保護修復最大的難點還是對古代傳統工藝的科學認知。

萬里長城“因地制宜”建造，在千百年中矗立不倒，其背後體現了古人獨特的建造智慧。

甘肅東西綿延1600多公里，從東向西，土壤中沙子、石頭逐漸增多，土壤黏性逐漸降低。古人便利用紅柳、蘆葦等植物為長城“加筋”，通過植物的拉接力提高墻體的整體穩定性。長城的營造技術可以形容為傳統夯築工藝的“升級版”。

裴強強説，古代技藝的傳承主要依靠工匠口口相傳，沒有留下詳盡的文字資料，科研人員只能通過分析試驗來模倣、模擬。比如，相傳在夯土中加入粥漿、羊桃藤、紅糖水等物質，可增加墻體強度。他們也用試驗證實了它們的作用，但具體的配方、工藝仍需摸索。

在與多場耦合環境模擬實驗室相距不遠的另一座實驗室裏，記者還看到許多不同的夯錘和各種圓柱狀的夯築樣品。

“我們在無限趨近長城建造的真相，但總有距離和困惑。”裴強強説，未來他們希望通過研究試驗，不斷構建不同區域環境下長城建造技藝的指標性理論，深化對長城建造智慧的認識。

這是5月17日在甘肅省嘉峪關市拍攝的懸壁長城（無人機照片）。新華社記者陳斌攝

2022年9月，明長城西端起點所在的嘉峪關在實施一項長城保護修繕工程中，融合運用了研究性修繕理念。在修繕中，文物工作者除了在長城表面滲透PS材料（一種高模數的硅酸鉀溶液）進行加固外，還實施了紅柳麻絲加筋、麻撮加筋、草泥抹面、夯築砌補等傳統工藝保護措施。

甘肅省文物局副局長仇健説，當前長城保護正由注重搶救性保護向搶救性與研究性、預防性保護並重轉變。