大雁塔究竟“；{长”}什么样
大雁塔。
■本报记者 李媛 通讯员 王俊
矗立千年的西安大雁塔是唐代建筑的璀璨瑰宝，更是华夏文明的鲜活载体。然而，这座砖石古塔的内部结构始终蒙着一层神秘面纱，其“骨骼”究竟如何构成、隐藏着哪些历史损伤，一直都是待解之谜。
近日，由西安建筑科技大学科研团队完成的“大雁塔结构探测与安全评估项目”正式通过验收。该团队借助空天地一体化探测技术与人工智能（AI）手段，对大雁塔进行了全方位“体检”，不仅首次精准揭示多层级复合结构的“骨骼”真相，也量化了隐蔽损伤、剖析了病害成因，开创了文物建筑数智化保护的新模式。
首次看清大雁塔“骨骼”构造
大雁塔究竟“长”什么样？团队运用三维激光扫描与电磁谐振探测技术，首次精准揭示大雁塔为“夯土核心-唐代砖砌体-明代加固砖层-木柱支撑”的多层级复合结构。
“就像一棵古树有年轮一样，大雁塔的每一层结构都记录着不同历史时期的华夏文明。”项目负责人苗元耀介绍，这一发现让团队首次看清了古塔的“骨骼”构造。
更令人关注的是大雁塔内部构造的细微之处。团队通过可视化探测技术，精准捕捉到唐代原砌砖体与明代补砌砖体之间不仅存在清晰的空间分布规律，更有明确可辨的交接界面，清晰勾勒出不同历史时期的修缮痕迹。他们首次精准测出明代塔檐与唐代塔檐之间存在平均50毫米的空隙带。这一重要的结构分离现象在此前研究中从未准确测量，也未留下任何相关记录，此次探测填补了大雁塔结构认知的空白。
看不见的地方往往藏着最大的危险，团队精准定位了塔体内部的隐蔽损伤情况。他们利用电磁谐振探测技术等手段，量化了损伤的尺寸、位置等关键参数，明确了塔檐损伤高度集中于新旧补砌牺牲层材料交接处，这一区域成为结构最薄弱的环节。这些发现为后续针对性修复提供了精确“靶点”。
大雁塔为何会“生病”？团队从材料劣化角度提出这是环境侵蚀、化学破坏、物理荷载及极端地质风险共同作用的系统性结果。
团队通过模拟西安气候环境的长期试验，证实了水分迁移呈现“下高上低、外高内低”的规律。塔基长期处于高湿状态，在盐冻耦合作用下，砖体孔隙率增加3倍，抗压强度下降约40%，水线变动区域干湿交替，成为全塔表观损伤的最高风险区。
盐害是表层破坏的主导因素。团队在表面粉化区域检测到硝酸根浓度为2.9%、硫酸根离子为2.4%，这些盐分结晶后引发砌体剥落和灰缝流失，塔身盐析泛碱病害局部显著。这意味着，大雁塔表面的“白色伤疤”多源于此。
团队监测发现，登塔游客与交通振动等形成荷载会产生耦合效应。耦合工况下，底部券洞及塔檐易出现累积疲劳损伤。地震风险同样不容小觑。基于离散元模拟，团队还原了罕遇地震下塔体倒塌的6阶段演化过程。当塔体倾斜0.9°时，中上部压应力增加43.5%，破坏速度显著加快。
传统文保引入AI
“给大雁塔做CT，需要调动天上的卫星、空中的无人机和地面的探测仪。”团队构建了空天地一体化探测网络：使用PS-InSAR卫星遥感，实现年均沉降1.98毫米的毫米级监测；无人机倾斜摄影，使得三维建模精度达到厘米级；研发的电磁谐振法则成为深层结构探测的“透视眼”。综合应用下，裂缝定位精度达90%，让隐蔽损伤无所遁形。
AI的引入让传统文保工作焕发新生。团队开发了多款智能系统：利用VMamba神经网络+双向图扫描算法精准分割复杂裂缝形态；双注意力Transformer模型提升损伤识别的准确率；CNN目标检测系统则能自动识别7类表观病害。
“过去靠人工肉眼排查几天的工作量，现在AI系统几小时就能完成。”团队成员董振平表示。
此外，从宏观到微观，团队建立了完整的数字仿真体系。在土-结构-交通荷载耦合有限元模型经原位动力测试验证后，误差控制在7.7%以内，离散元模拟能真实再现地震损伤全过程，多尺度分析为预防性保护提供了全链条决策依据。
这套“数字孪生”系统，让科研人员可以在虚拟空间中反复试验，找到最优保护策略。
从“被动抢救”到“主动预防”
基于全面“体检”结果，团队提出三级保护建议，即全域监测整体沉降变形、局部监测重点部位位移、微观监测盐分和湿度等实时预警。在此基础上，可采取塔檐交接面空隙带、一层内部空洞、盐害区域等靶向修复工程。同时，通过优化交通运行频次，减少周期性振动，实行登塔游客限流，降低振动对古塔的损伤。
“历时1年、4册技术报告，项目突破了传统砖石古塔探测精度低、评估方法单一的技术瓶颈，形成了系统性研究成果与保护建议。”苗元耀表示。
项目填补了大雁塔结构形制认知的多项空白：首次揭示多层复合结构、量化盐蚀-冻融耦合损伤，构建了无损探测与稳定性评估技术体系，开创了“数智化诊断-防治-预防”的文物建筑保护新模式。
验收专家组成员、同济大学研究员张瑞甫表示：“这项成果以先进技术掌握古塔结构状态，为唐代砖石古塔保护夯实了科学基础、提供了工程参考，推动古建筑结构保护迈向数字化、精细化、预防性保护新路径，对全国同类文物建筑安全保障具有重要示范意义，实现了从‘被动抢救’到‘主动预防’的转变。”