比萨斜塔会倒吗?

由:威廉•哈里斯|
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我们最爱的斜塔未来会怎样?查看更多著名地标图片
佛朗哥Origlia /盖蒂图片社

比萨斜塔它倾斜了很长时间——近840年——很自然地认为它将永远对抗重力。但这座著名的建筑几乎从铺上第一块砖起就处于倒塌的危险之中。

它在1173年开始建造后不久就开始倾斜。建筑工人刚建到计划的八层楼中的第三层,地基就开始不均匀地沉降在由泥、沙和粘土组成的软土上。因此,建筑稍微向北倾斜。工人们试图通过将下沉的北面三层的柱子和拱门稍微加高来弥补。然后他们去了第四层,却发现自己失业了,因为政治动荡停止了施工。

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这座塔没有完工近100年,但它并没有完成移动。地基下的土壤继续不均匀地下沉,到1272年恢复施工时,塔向南倾斜——直到今天它仍然倾斜。工程师们试图再做一次调整,这次是在第五层,结果他们的工作在1278年再次中断,只完成了七层。

不幸的是,这座建筑继续下沉,有时还以惊人的速度下沉。在14世纪早期,倾斜的速度是最大的,尽管这并没有阻止城镇官员或塔的设计师继续建造。最终,在1360年至1370年之间,工人们完成了工程,再次试图通过将第8层楼的钟室向北倾斜来纠正倾斜。

据说,当伽利略·伽利雷在16世纪后期从塔顶扔下一颗炮弹和一颗火枪球时,塔顶已经偏离垂直方向3度。然而,仔细的监测直到1911年才开始。18新利最新登入这些测量结果揭示了一个惊人的事实:塔顶以每年1.2毫米(0.05英寸)的速度移动。

1935年,工程师们开始担心地基下过量的水会削弱这座地标,加速它的衰落。为了密封塔的底部,工人们在地基上钻了一个有角度的孔网,然后用水泥灌浆混合物填充。他们只会让问题变得更糟。塔开始更陡地倾斜。尽管一些工程师和泥瓦匠研究了这座塔,提出了解决方案,并试图用各种类型的支撑和加固来稳定纪念碑,但它们也导致了未来的保护团队更加谨慎。

这些措施都没有成功,慢慢地,随着时间的推移,这座建筑的倾斜度达到了5.5度。1989年,位于意大利北部帕维亚的一座类似建筑的钟楼突然倒塌。

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比萨将面临新计划

官员们非常担心比萨斜塔会遭遇与帕维亚倒塌的斜塔相似的命运,所以他们关闭了这座纪念碑。一年后,他们召集了一个国际团队,看看这座塔是否能从悬崖边缘恢复过来。

来自伦敦帝国理工学院的土壤力学专家约翰·伯兰(John Burland)是该团队的关键成员。他想知道从塔的北部地基下面提取土壤是否能使塔恢复垂直。为了回答这个问题,他和其他团队成员运行了计算机模型和模拟,看看这样的计划是否可行。在分析了数据之后,他们认为这个解决方案确实可行。

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带着一个计划,工人们去了现场,包好了在第一层周围绑上带子,防止石头破裂。接下来,他们在塔的北侧放置了750公吨(827吨)铅重量。然后,他们在塔的底部周围浇上了一个新的混凝土环,并将一系列锚固在地表以下的电缆连接到这个环上。最后,他们用一个直径200毫米(7.9英寸)的钻头在地基下面挖角。每次他们取出钻头,都会带走一小部分土壤——只有15到20升(4到5加仑)。土被移走后,上面的地面沉降了。这一作用,加上电缆施加的压力,将塔拉向倾斜的相反方向。几年来,他们在41个不同的地方重复了这个实验,不断测量他们的进展。

到2001年,该团队已经将塔的倾斜度降低了44厘米(17英寸),这足以让官员们有信心重新向公众开放这座纪念碑。即使在钻井停止后,塔仍在继续伸直,直到2008年5月,传感器不再检测到任何运动。到那时,这座塔的倾斜度又下降了4厘米(2英寸),似乎没有立即的危险。

伯兰和他的团队所采取的行动理论上可以永久地稳定这个结构。现在真正的威胁来自砖石结构本身,尤其是低层的材料,几个世纪以来的倾斜所造成的大部分力都集中在低层。如果这些砖石倒塌了,塔就会倒塌。即使是该地区的一次小地震也可能造成毁灭性的后果。

尽管存在这些潜在的问题,工程师们预计这座著名的建筑至少还能保持稳定200年。到那时,可能还需要另一种干预措施,但现有的改进技术可能要先进得多,可以让这座塔再保存800年。

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最初发表于2011年3月16日

比萨斜塔常见问题解答

是什么导致比萨斜塔倾斜?
1170年代,在前三层楼完工后,建筑师注意到有轻微的倾斜。倾斜是由于松软地面上的地基不平整造成的。
比萨斜塔会倒吗?
建筑和土木工程专家认为,比萨斜塔虽然看起来要倒了,但它将永远保持直立。
比萨斜塔为什么不倒?
比萨斜塔之所以不会倒塌,是因为一种叫做“土-结构动态相互作用”的东西,它描述了土壤的柔软度与塔的高度和刚度之间的关系。
你能进入比萨斜塔内部吗?
是的,从2021年起,游客可以在购买一张约18欧元的门票后进入比萨斜塔30分钟。
他们为什么不修比萨斜塔?
在1990年至2001年之间完成基础工作后,倾斜被修正了半度,至少在接下来的200年里保持了稳定。斜塔的倾斜使它成为了标志性建筑,如果完全纠正它,可能会造成更大的伤害。

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更多优质链接

  • 阿尔弗雷德,兰迪。“比萨斜塔以新的角度重新开放”《连线》杂志。科技今日。2010年12月15日。(2011年2月22日)http://www.wired.com/thisdayintech/2010/12/1215leaning-tower-pisa-reopens/
  • 汉尼根,克里斯。“建筑物倾斜。”谷歌观光。2010年2月4日。(2011年2月22日)http://googlesightseeing.com/2010/02/leaning-buildings/
  • Heiniger,保罗。“比萨斜塔”《科学美国人》。1995年12月。
  • 的家伙,罗伯特。“比萨的反重力。”《发现》杂志。2001年8月8日。(2011年2月22日)http://discovermagazine.com/2000/aug/featpisa/?searchterm=leaning%20tower%20of%20pisa
  • “比萨斜塔。”大英百科全书在线。《大英百科全书》,2011年。(2011年2月22日)
  • Moseman,安德鲁。"挑战者争夺比萨斜面冠军"2008年8月29日。(2011年2月22日)http://blogs.discovermagazine.com/discoblog/2008/08/29/challengers-lay-claim-to-pisas-leaning-title/
  • 国家地理工作人员。“全速”。NGM博客中心。2009年8月19日。(2011年2月22日)http://blogs.ngm.com/blog_central/2009/08/full-tilt-.html NOVA。
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  • 聪明,阿拉斯泰尔。"揭开比萨斜塔800年之谜"《每日电讯报》。2010年7月28日。(2011年2月22日)http://www.telegraph.co.uk/culture/art/architecture/7907298/Solving-the-800-year-mystery-of-Pisas-Leaning-Tower.html
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