科技日報記者 楊宇航
在海拔3800米的西藏自治區昌都市貢覺縣三巖片區沙東鄉,晨霧如輕紗般彌漫開來,13座歷經歲月洗禮的碉樓群,巍然挺立,依山成勢。
近日,科技日報記者隨著昌都市文物保護研究所助理研究員卓瑪,登上了一座高達30米的主碉樓。卓瑪指著碉樓的雙層夾墻結構說:“這座碉樓的外層由青石砌成,堅不可摧,能有效抵御箭矢;內層的夯土之中藏著火種,象征著生命的生生不息。頂部巧妙設計的箭孔,可實現360度無死角防御外敵。”
1992年,沙東碉樓群被列為西藏自治區級文物保護單位,2019年入選中國少數民族傳統建筑保護名錄。從無人機航拍鏡頭中看,13座碉樓宛如星辰般點綴在大地上,與村落的水系、牧道共同構成了一個完整的城防網絡。
長期從事碉樓修復工作的托布扎西告訴記者:“過去,碉樓不僅是軍事堡壘,更是村寨的議事廳和人們信仰的寄托。每逢藏歷新年,村民們都會聚集在碉樓前跳起‘甲魯’鼓舞,鼓手踏著石階旋轉,鼓點與山風共鳴。老人們用青稞酒澆灌墻根,祈求碉樓永遠堅固。”
走進修復現場,工程師次仁多吉正熟練地操作著三維激光掃描儀。“我們為每座碉樓都構建了擁有300多個坐標點的數字孿生模型,精度誤差不超過2毫米,這種非接觸式測繪技術,不僅提高了測量效率,還避免了傳統測量方法可能對脆弱墻體造成的二次損傷。”他介紹。
研究團隊通過X射線熒光光譜分析,檢測到墻體材料中摻入了富含硅、鋁等元素的火山灰成分。次仁多吉解釋道:“該技術通過測量樣品受激發后釋放的特征X射線能量,能夠精準識別元素種類及含量。火山灰中的活性氧化硅與墻體基料發生火山灰反應,形成類似現代混凝土的硅酸鹽凝膠,顯著提升了墻體的抗壓強度和耐久性。”
次仁多吉表示,“藏式混凝土”的現代復原技術,核心在于通過XRF(是一種快速的、非破壞式的物質測量方法)數據優化火山灰與本地黏土、砂石的配比,并結合傳統工藝參數,如養護濕度、混合比例等進行材料重構。目前,該技術已提交專利申請,涵蓋成分分析方法、復原工藝流程及性能檢測標準等創新點。
當夕陽為碉樓群鍍上一層金邊時,監測系統正有條不紊地將當天的實時數據傳輸至云端數據庫。記者發現,灰白色磚墻上錯落分布著128個銀色金屬傳感裝置,如同鑲嵌在歷史建筑中的“數字神經元”。這些傳感器以每15厘米的間隔覆蓋承重梁柱與磚石接縫,通過閃爍的藍色信號燈,將溫濕度、結構傾斜度、地基震動頻率等17項數據實時傳輸至中央處理器。在布滿青苔的磚墻角落,一組三軸加速度計正以0.01毫米的精度捕捉著建筑的微顫;穹頂處的溫濕度傳感器在陽光斜射下投射出細密的光斑,數字顯示屏上跳動著“溫度23.6℃/濕度58%RH”的實時讀數。
“基于AI算法的破損預測系統應用,通過邊緣計算節點對傳感器數據進行預處理,每5秒完成一次數據清洗與特征提取,消除環境噪聲干擾。”研究團隊工作人員朗真告訴記者,他們采用時間序列數據庫存儲近10年的結構響應數據,形成了包含1.2億條樣本的數據庫,能夠提前6個月預判墻體裂縫的發展趨勢。這一技術的應用對于保護古建筑意義重大,它不僅能及時發現潛在的安全隱患,還能為修復方案的制定提供科學依據。
夕陽的余暉灑滿沙東鄉時,托布扎西深情地望著這些修復一新的碉樓群,將手中的青稞酒灑向它們,眼中閃爍著希望的光芒。“這些承載著歷史與文化的千年碉樓,將會在云端重生。”卓瑪感慨道。