研究性保护加速破解西北长城夯筑“秘诀”

在我国文化遗产保护领域的首个多场耦合环境模拟实验室，1:1基于传统工艺制备的夯土墙体试验样品正在经历“太阳”的照射。“太阳”由9盏架设在屋顶的灯组成，经过人工调节，一次照射周期就能模拟一轮太阳的东升西落。

“实验室可以加速模拟漫长而微妙的自然变化，帮助更快获知长城对不同环境的响应机制，以及对不同保护措施的耐候性。”敦煌研究院保护研究所副所长裴强强说。

这是敦煌研究院国家古代壁画与土遗址保护多场耦合环境模拟实验室的试验场景。（受访者供图）

西北地区多以黄土夯筑长城为主，在漫长时光中，墙体根部掏蚀凹进、墙面风化剥落、裂隙发育等病害都在加速长城的“衰老”。

“文物保护要从抢救性保护向预防性保护转变，就必须搞清楚文物劣化的深层次机理。”敦煌研究院副院长郭青林说。

长城体量大、周边自然环境复杂。老一辈文物工作者在专注对长城本体进行“抢救”的同时，通过开展小体量的室内实验和足尺现场试验积极探索预防性保护之道。国家古代壁画与土遗址保护多场耦合环境模拟实验室就是我国文物科技领域一次全新探索。

多场耦合，指模拟温湿度、光照、降雨、降雪多因素时序性自然环境条件。裴强强介绍，实验室从规划到建成，前后历时近15年，他们基于不同区域10年间的基础气候资料，分析总结提取了对长城影响较大的极端天气和气候环境，并想方设法在实验室实现模拟加载。

2020年底，多场耦合环境模拟实验室正式投运。这个实验室不仅具有时间可控、变量可控、条件可重复、能进行足尺模型试验等优点，还能承载数吨重的大型土遗址样品，可在较短时间内模拟土遗址长期受自然环境影响出现的病害。

截至目前，甘肃省已经突破并掌握了包括锚固灌浆加固技术、支顶加固技术、表面防风化技术在内的一系列土质长城保护关键技术，并形成了一整套成熟的保护理论和工艺技术规范。针对根部掏蚀土遗址病害发育机制与稳定性问题，多场耦合环境模拟实验室获得了相关理论性指标。

这是9月11日在敦煌研究院国家古代壁画与土遗址保护多场耦合环境模拟实验室冬季仓拍摄的正在试验中的土遗址监测样品。新华社记者张智敏摄

裴强强介绍，目前长城保护修复最大的难点还是对古代传统工艺的科学认知。

万里长城“因地制宜”建造，在千百年中矗立不倒，其背后体现了古人独特的建造智慧。

甘肃东西绵延1600多公里，从东向西，土壤中沙子、石头逐渐增多，土壤黏性逐渐降低。古人便利用红柳、芦苇等植物为长城“加筋”，通过植物的拉接力提高墙体的整体稳定性。长城的营造技术可以形容为传统夯筑工艺的“升级版”。

裴强强说，古代技艺的传承主要依靠工匠口口相传，没有留下详尽的文字资料，科研人员只能通过分析试验来模仿、模拟。比如，相传在夯土中加入粥浆、羊桃藤、红糖水等物质，可增加墙体强度。他们也用试验证实了它们的作用，但具体的配方、工艺仍需摸索。

在与多场耦合环境模拟实验室相距不远的另一座实验室里，记者还看到许多不同的夯锤和各种圆柱状的夯筑样品。

“我们在无限趋近长城建造的真相，但总有距离和困惑。”裴强强说，未来他们希望通过研究试验，不断构建不同区域环境下长城建造技艺的指标性理论，深化对长城建造智慧的认识。

这是5月17日在甘肃省嘉峪关市拍摄的悬壁长城（无人机照片）。新华社记者陈斌摄

2022年9月，明长城西端起点所在的嘉峪关在实施一项长城保护修缮工程中，融合运用了研究性修缮理念。在修缮中，文物工作者除了在长城表面渗透PS材料（一种高模数的硅酸钾溶液）进行加固外，还实施了红柳麻丝加筋、麻撮加筋、草泥抹面、夯筑砌补等传统工艺保护措施。

甘肃省文物局副局长仇健说，当前长城保护正由注重抢救性保护向抢救性与研究性、预防性保护并重转变。