比薩斜塔為何逾千年斜而不倒?神奇之處在哪兒?

比薩斜塔是意大利比薩城大教堂的獨立式鐘樓,位于意大利托斯卡納省比薩城背面的奇跡廣場上,修建于1173年,有著名建筑師那諾?皮薩諾主持修建。

比薩斜塔從地基到塔頂高58.36米從地面到塔頂高55米,鐘樓墻體在地面上的寬度是4.09米,在塔頂寬2.48米,總重約14453噸,重心在地基上方22.6米處。圓形地基面積為285平方米,對地面的平均壓強為497千帕。傾斜角度3.99度,偏離地基外沿2.5米,頂層突出4.5米。

比薩斜塔為何逾千年斜而不倒?神奇之處在哪兒?

比薩斜塔原來設計的高度是100米,但是在動工五六年后,塔身從第三層開始傾斜,一直持續到完工,在修建完成之后,塔頂已經南傾3.5米。1990年,意大利政府才將其關閉,開始進行整修。經過將近11年的時間,花費了2500萬才將比薩斜塔扶正44厘米,專家稱,能夠保持300年不會坍塌。

比薩斜塔是著名的歷史古建筑,能夠繼續保持這座古建筑的完整性是非常重要的,那么比薩斜塔為何會傾斜呢?是建筑技術問題還是那塊土壤的地質問題?既然傾斜了又為何不會倒呢?下面我們一起來研究比薩斜塔的神奇之處。

比薩斜塔傾斜原因

對于比薩斜塔的建造最開始的時候并不是故意建造成傾斜的形狀,而是在建造的過程中莫名的產生了傾斜。經過專家的研究發現,比薩斜塔之所以會傾斜,是由于它地基下面土層的特殊性造成的。比薩斜塔下有好幾層不同材質的土層,各種軟質粉土的沉淀物和非常軟的粘土相間形成,而在深約一米的地方則是地下水層。這個結論是在對地基土層成份進行觀測后得出的。最新的挖掘表明,鐘樓建造在了古代的海岸邊緣,因此土質在建造時便已經沙化和下沉。

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然而1838年的一次工程導致了比薩斜塔突然加速傾斜,人們不得不采取緊急維護措施。當時建筑師Alessandro della Gherardesca在原本密封的斜塔地基周圍進行了挖掘,以探究地基的形態,揭示圓柱柱礎和地基臺階是否與設想的相同。這一行為使得斜塔失去了原有的平衡,地基開始開裂,最嚴重的是發生了地下水涌入的現象。這次工程后的勘測結果表明傾斜加劇了20厘米,而此前267年的傾斜總和不過5厘米。

1838年的工程結束以后,比薩斜塔的加速傾斜又持續了幾年,然后又趨于平穩,減少到每年傾斜約0.1厘米,塔身偏離“自然姿勢”已有5米多。

傾斜為何不會倒?

關于比薩斜塔為何斜而不倒,專家們研究給出了答案:第一位建筑師皮薩諾當時已了解到, 建塔的地方與整個比薩城一樣, 都處於一條河谷的沖積地上, 土壤為粘土和砂土, 再下面是潛水層, 表面堅固層較薄.所以他對地基的地質結構并非一無所知, 而且他在建至三層發現傾斜時, 采取停工等待地基沉降穩定的做法已有效地解決了一些問題。

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第二位建筑師續建時, 又注意到調整傾斜高度, 同時采取措施, 減輕塔身重量。

第三位建筑師建筑第七八層之間, 鐘樓來個轉折, 第八層傾向北面.建鐘樓時, 還吸收了清真寺尖塔的一些特點, 也沒設樓頂, 以此減輕塔的重量和平衡傾斜.建筑師的做法正是與在比薩城其他地方建培的做法相似。

在意大利的另一個城市佛羅倫薩, 於1420 年建造的圣瑪麗亞?德爾–斐奧雷大教堂, 選址就在一片沼澤地上, 土層更軟, 下陷危險更大, 但至今幾百年來絲毫沒有傾斜.一些專家學者由此推測出, 比薩塔的傾斜是建筑師意料之中, 幾百年來斜塔斜而不倒與設計、建筑者有關。更多科學發現詳見外星探索網www.ufo-1.cn。

比薩斜塔的拯救

恢復比薩斜塔的主要方法是地基應力解除法,人們在斜塔傾斜的反方向(北側)塔基下面掏土,利用地基的沉降,使塔體的重心后移,從而減小傾斜幅度。

由于傾斜程度過于危險,比薩斜塔曾在1990年1月7日停止向游客開放,經過11年的修繕,耗資約2500萬,斜塔被扶正44厘米,基本達到了預期的效果。專家認為,只要不出現不可抗拒的自然因素,經過修復的比薩斜塔,300年內將不會倒塌。2001年12月15日起再次向游人開放。

由于比薩斜塔距離地中海較近,頻繁的暴雨襲擊讓重達14500噸的塔身受損和褪色。從2001年開始,一個10人的強力修復小組開始利用激光、鑿子和注射器清洗塔身,他們花費了八年零三個月的時間,清洗了24424塊石頭才讓這座獨立的八層鐘樓看起來煥然一新。

據媒體報道,意大利比薩斜塔在2001年至2013年間,傾斜程度減少了2.5厘米,看上去比薩斜塔似乎已經止住了傾斜的趨勢。

 

 

 

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