与此同时，史思明和蔡希德等也在太原城下被李光弼整得气急败坏、欲哭无泪。
李光弼曾仔细地研究了张守珪托李泌送给他的《安东军策》，自觉获益良多！书中不仅罗列了幽燕地区唐军的作战特点和常用战法、阵法，兵器、器械的形制，甚至连胡汉各族兵士的性格特征也都描述的一清二楚。
他还特别注意到，张守珪在书中反复强调“幽州铁骑善于野战”，究其根本原因，是由于幽州军战马配备更多，且常与突厥、契丹和奚人作战，这些对手通常不筑城池，营寨也相对简单，但机动能力和士兵的马上骑射能力都极为强悍；而幽州军中又大量吸收了北方胡人的兵源，故此才能在经年累月的实战中积累起了超强的野战能力。
相比之下，安西军所处的西域地区小国林立，基本都筑有城池，而唐军中蕃汉士兵混杂，战斗技能多样，故此他们更善于攻城，譬如当年高仙芝等袭取连云堡、攻占小勃律等战役，就是安西军攻城战的典型；而当年陇右、朔方、河东、河西四镇的唐军承担的任务主要在于防守突厥和吐蕃的入侵，王忠嗣的战术方针往往是立足于坚固防守上的反击，以期已最小的代价收取最大的战果，故此河陇唐军更善防守。
当然，这些也只是相对而言，并不能以偏概全。
毫无疑问，这些理论对李光弼来说是难得的养料和情报，他将自己用兵的重心定在了一个“守”字上——这可让史思明着实再次领教了在常山城下那种“啃也啃不动，吞又吞不下”的郁闷滋味。
说来有趣，李光弼的防守太原城的工作是从制砖和挖沟这样粗陋的活计开始的。
朔方精兵调走之后，李光弼一刻也没有闲着，他令太原城中军民一起出动，环城挖掘防御壕沟，还要求把挖出的泥土运入城中。将士们都觉得奇怪，但知道副元帅令出如山，谁敢去问？只得按令照办，不敢打丝毫折扣。
后来，李光弼又贴出榜文：无论是谁，只要有一技之长就可以到元帅府报到，一旦得以录用，将发给更高的待遇。
一开始，还只是些做过铁匠、木匠、石匠、钱工之类的士兵前去报到。后来，就连几个曾做过偷儿、绑匪、甚至盗墓贼的人也都大着胆子前去碰碰运气，岂料，竟也都被录用，人人都不知道副元帅的葫芦里到底卖的什么药……
有个老兵见这些不入流的人物竟然也能被重用，心中不服，只发了几句牢骚，却不想当即被李光弼下令枭首示众。自此，城中三军肃然，再也没有人敢于质疑李光弼的军令！
不到半月，太原城外的工事挖掘的沟壑纵横，鹿柴、拒马到处都是，挖得跟迷宫相识。于是就有人说，当年诸葛武侯摆下八阵图才退了江东陆逊的吴兵，副元帅早就得了诸葛武侯的真传，如今在太原城外也摆了一个，定能叫燕军有来无还。
然而，当李光弼得知此事后，竟也以“乱军之罪”将此人斩首。
自此，太原城内军民个个噤若寒蝉，平日只知严守军纪，不敢越雷池半步……城中隐伏的燕军细作撒播的谣言竟都如泥牛入海一般，毫无作用。
更神奇的是，城外壕沟工事刚刚完工，十万燕军就如乌云一般汇集到太原城下，将城池围了个水泄不通，城中军民无不赞叹副元帅料事如神，全都心服口服。
战役伊始，燕军的几次试探性进攻全都铩羽而归。
城外的壕沟和鹿柴、拒马等障碍大大延缓了他们的推进速度，除了在城下白白损失了几千人外一无所获。
史思明大怒，燕将高秀岩深知李光弼的战法精奇，献计道：“大帅，要想攻城，需要先填平壕沟，再拔出鹿柴、拒马方可，否则地形复杂，极不利于我军展开。”
史思明点头道：“我亦有此意！”便传令燕军全体挖掘泥土填平壕沟，这一下又足足迁延了五六日，才算勉强可以展开较大规模的进攻。
史思明也不是善茬，他见太原城池坚固，忙派三千胡兵返回河北催运巨型攻城器械——二十架专门制造的巨砲。这些造价昂贵的器械虽然效果极佳，但也极为高大笨重，故此跟不上幽州铁骑的速度，只能沿官道缓缓运来。
另一方面，他将营中带来的普通礌车、砲弩等集中起来，猛烈轰击太原城的北门。
史思明心中明白，只要将这座城池撬开一个缺口，兵力占优的燕军就很有可能突进城去，否则，十万大军在城外懈怠久了，不仅会耗费大量粮草，还会锐气尽失，那就必败无疑。
他这一招也着实管用！
几天下来，太原的北城墙终于被轰塌了几处缺口。
史思明大喜，调兵遣将准备第二天大举攻城，可是第二天早晨一看，那几处缺口竟已被唐军连夜修葺好了，他们砌城所用的砖块全是由当初挖掘壕沟时候运回城的泥土掺上麦秆、人发、马鬃夯制成的土坯砖，虽然没有烧制的城砖结实，但可以随坏随补，偏偏这个季节太原地方又没有什么降雨，这些土坯砖就丝毫不碍使用。
史思明大怒，仍旧催动人马猛攻，又被唐军一阵阵的弓箭、礌石击退。几天下来，又损失了不少人马。他气得发疯，传令从营中抽调嗓门大的士兵列成几队，轮番在城下辱骂讨战。
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