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比萨斜塔为何逾千年斜而不倒?神奇之处在哪儿?

更新:2017-07-04 22:38

  比萨斜塔是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼,位于意大利托斯卡纳省比萨城背面的奇迹广场上,修建于1173年,有著名建筑师那诺•皮萨诺主持修建。

  比萨斜塔从地基到塔顶高58.36米从地面到塔顶高55米,钟楼墙体在地面上的宽度是4.09米,在塔顶宽2.48米,总重约14453吨,重心在地基上方22.6米处。圆形地基面积为285平方米,对地面的平均压强为497千帕。倾斜角度3.99度,偏离地基外沿2.5米,顶层突出4.5米。

比萨斜塔为何逾千年斜而不倒?神奇之处在哪儿?

  比萨斜塔原来设计的高度是100米,但是在动工五六年后,塔身从第三层开始倾斜,一直持续到完工,在修建完成之后,塔顶已经南倾3.5米。1990年,意大利政府才将其关闭,开始进行整修。经过将近11年的时间,花费了2500万才将比萨斜塔扶正44厘米,专家称,能够保持300年不会坍塌。

  比萨斜塔是著名的历史古建筑,能够继续保持这座古建筑的完整性是非常重要的,那么比萨斜塔为何会倾斜呢?是建筑技术问题还是那块土壤的地质问题?既然倾斜了又为何不会倒呢?下面我们一起来研究比萨斜塔的神奇之处。

  比萨斜塔倾斜原因

  对于比萨斜塔的建造最开始的时候并不是故意建造成倾斜的形状,而是在建造的过程中莫名的产生了倾斜。经过专家的研究发现,比萨斜塔之所以会倾斜,是由于它地基下面土层的特殊性造成的。比萨斜塔下有好几层不同材质的土层,各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成,而在深约一米的地方则是地下水层。这个结论是在对地基土层成份进行观测后得出的。最新的挖掘表明,钟楼建造在了古代的海岸边缘,因此土质在建造时便已经沙化和下沉。

比萨斜塔为何逾千年斜而不倒?神奇之处在哪儿?

  然而1838年的一次工程导致了比萨斜塔突然加速倾斜,人们不得不采取紧急维护措施。当时建筑师Alessandro della Gherardesca在原本密封的斜塔地基周围进行了挖掘,以探究地基的形态,揭示圆柱柱础和地基台阶是否与设想的相同。这一行为使得斜塔失去了原有的平衡,地基开始开裂,最严重的是发生了地下水涌入的现象。这次工程后的勘测结果表明倾斜加剧了20厘米,而此前267年的倾斜总和不过5厘米。

  1838年的工程结束以后,比萨斜塔的加速倾斜又持续了几年,然后又趋于平稳,减少到每年倾斜约0.1厘米,塔身偏离“自然姿势”已有5米多。

  倾斜为何不会倒?

  关于比萨斜塔为何斜而不倒,专家们研究给出了答案:第一位建筑师皮萨诺当时已了解到, 建塔的地方与整个比萨城一样, 都处於一条河谷的冲积地上, 土壤为粘土和砂土, 再下面是潜水层, 表面坚固层较薄.所以他对地基的地质结构并非一无所知, 而且他在建至三层发现倾斜时, 采取停工等待地基沉降稳定的做法已有效地解决了一些問题。

比萨斜塔为何逾千年斜而不倒?神奇之处在哪儿?

  第二位建筑师续建时, 又注意到调整倾斜高度, 同时采取措施, 减轻塔身重量。

  第三位建筑师建筑第七八层之间, 钟楼來个转折, 第八层倾向北面.建钟楼时, 还吸收了清真寺尖塔的一些特点, 也没设楼顶, 以此减轻塔的重量和平衡倾斜.建筑师的做法正是与在比萨城其他地方建培的做法相似。

  在意大利的另一个城市佛罗伦萨, 於1420 年建造的圣玛丽亚•德尔--斐奥雷大教堂, 选址就在一片沼泽地上, 土层更软, 下陷危险更大, 但至今几百年來丝毫没有倾斜.一些专家学者由此推测出, 比萨塔的倾斜是建筑师意料之中, 几百年來斜塔斜而不倒与设计、建筑者有关。更多科学发现详见外星探索网www.ufo-1.cn。

  比萨斜塔的拯救

  恢复比萨斜塔的主要方法是地基应力解除法,人们在斜塔倾斜的反方向(北侧)塔基下面掏土,利用地基的沉降,使塔体的重心后移,从而减小倾斜幅度。

  由于倾斜程度过于危险,比萨斜塔曾在1990年1月7日停止向游客开放,经过11年的修缮,耗资约2500万,斜塔被扶正44厘米,基本达到了预期的效果。专家认为,只要不出现不可抗拒的自然因素,经过修复的比萨斜塔,300年内将不会倒塌。2001年12月15日起再次向游人开放。

  由于比萨斜塔距离地中海较近,频繁的暴雨袭击让重达14500吨的塔身受损和褪色。从2001年开始,一个10人的强力修复小组开始利用激光、凿子和注射器清洗塔身,他们花费了八年零三个月的时间,清洗了24424块石头才让这座独立的八层钟楼看起来焕然一新。

  据媒体报道,意大利比萨斜塔在2001年至2013年间,倾斜程度减少了2.5厘米,看上去比萨斜塔似乎已经止住了倾斜的趋势。

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