• 小資必學
  • 腦力犯中
20171031-SMG0035-快訊小紅條兒

比薩斜塔居然在慢慢回正?專家苦思800多年,終破解「神秘現象」!地震也不垮是有原因的

800多年來,比薩斜塔的斜度其實一直在變化,經歷日曬雨淋、多次大地震卻還是沒有倒。(圖/愛范兒提供)

800多年來,比薩斜塔的斜度其實一直在變化,經歷日曬雨淋、多次大地震卻還是沒有倒。(圖/愛范兒提供)

義大利著名建築比薩斜塔,這個相傳當年伽利略做自由落體試驗的場地,正在,很,緩,慢,地,變直。

最近,義大利比薩斜塔的監測小組專家對外表示,比薩斜塔在過去 20 年裡逐漸糾正了 4 釐米(1.57 英寸)的傾斜,並且整體結構依然很健康。

比薩斜塔曾經是「彎曲」的

比薩斜塔始建於 1173 年,距今已超過 840 年,是義大利托斯卡納省比薩城北面著名景點奇跡廣場上一座獨立的白色塔樓。

塔樓最初的設計並不是斜的,原定為 8 層,高 54.8 米。然而用了十年蓋到第三層的時候,塔體的一側下陷 30-40 釐米,因此比垂直線傾斜 5 釐米。

(圖/愛范兒提供)
▲ 比薩斜塔的傾斜歷史(圖/愛范兒提供)

由於當時比薩與佛羅倫斯之間開戰,且設計師想不出糾正傾斜的辦法,因此塔樓開始了將近 100 多年的停工。

1275 年左右,比薩斜塔重啟修建,繼續往上加建了三層,並嘗試糾正塔樓的軸心。比如在某一面調整承重柱的重量、砌牆石料的高度和牆壁的厚薄,然而這並沒有把比薩斜塔糾正,反而是讓它變「彎曲」了。

1284 年,六層的塔體完成,已經有 48 米高。然而在 1278 年,當時的工程師擔心倒塌,就停工了。直到 1370 年左右,在第八層即將完工之時,建築師還計畫利用頂樓的鐘室來糾偏。

遺憾的是,在這兩百多年裡建築師的種種努力,依然沒法讓比薩斜塔變直。

(圖/愛范兒提供)
(圖/愛范兒提供)

比薩斜塔建成後的 600 多年裡,人們也沒有停止過對它的關注和修復。

比如由於地基鬆軟,塔的底層漸漸下沉。於是有人想要把地基周圍的泥土挖出來,讓底部依然能夠露出地面。然而悲劇發生了,由於地下水位距離地面相當近,底部沒有挖出來,倒是讓大量積水湧出地面。

比如往塔底的地基灌入水泥,然而 80 噸的水泥直接讓塔身繼續傾斜 9 釐米。

中國岩土工程學家劉祖德一直在研究和實施建築物的「糾偏」,他曾表示:

比薩斜塔在 800 餘年風雨歷程中雖為人類增添了奇妙的旅遊觀光景點,每年為義大利政府創造了數以億美元計的收入,但是終究它是建築科技史上的一大缺憾,也是岩土工程師的恥辱。

有研究顯示,比薩這個城市位於河道淤積平原,地下土層鬆軟且不均勻,地基土壤情況是比薩斜塔變得傾斜的真正原因,然而這也是它能夠經歷 800 多年風雨,頂住至少 4 次大地震的原因。

(圖/愛范兒提供)
(圖/愛范兒提供)

羅馬第三大學建築學教授 Camillo Nuti 與 16 名工程學家組成的團隊,從地質學、地震學及建築結構等各方面進行分析,在今年解開了比薩斜塔沒有倒塌的原因。

他們認為,得益於斜塔的高度、傾斜度和鬆軟的土層,與大理石構造的比薩斜塔在地震時會產生「動態土壤 – 結構互動」(DSSI)現象,使得地震時的共振現象減弱,地震時塔體的搖晃程度也會降低。

曾花 3960 萬美元,扶正 44 釐米,也很值

比薩斜塔最初是一個選址失敗,接著糾偏失敗的建築,之後它在二戰的轟炸中倖存。

1987 年,比薩斜塔被列為世界文化遺產。1990 年左右,比薩斜塔的傾斜情況讓人堪憂,因此停止向遊客開放。並且將塔體傾斜方向上的房子都騰空。

隨後,當地人還專門成立了委員會來討論挽救比薩斜塔,並向全球徵集解決方案。方案的要求有點牽強:既要保持塔身傾斜,保持其特色,又不能讓塔身繼續傾斜以至於倒塌。

(圖/愛范兒提供)
▲ 堆滿鉛塊的比薩斜塔一側(圖/tuscany-villa,愛范兒提供)

1992 年,由 John Burland 領導的小組提供了一個解決方案,就是在塔體傾斜的反方向放置 600 噸鉛塊。不過比薩市民認為,這個只是臨時之舉,並不能解決問題。

自從比薩斜塔關閉以來,當地旅遊業的收入減少了 45%,被激怒的市民不滿意這些灰色的鉛塊,嚴重影響比薩斜塔所在的奇跡廣場的形象。

群眾的呼聲不得不聽。為了撤掉醜陋的鉛塊,工程師後續計畫用 10 根錨杆來替換鉛塊。然而在 1995 年 9 月,由於插入錨杆的過程出現失誤,比薩斜塔在那幾天持續傾斜了 5.5 釐米,相當於過於一年的量,同時塔內也出現了開裂。

眼看就要倒了,工程師只能在之前 600 噸鉛塊的基礎上再增加 300 噸。這樣斜塔繼續關閉,並且禁止遊客在近距離觀察。

(圖/愛范兒提供)
▲終於有個有效靠譜的方案了(圖/愛范兒提供)

斜塔還是要修的,不過方法更加謹慎了。當時的工程師 John Burland 提出,把斜塔傾斜反方向也就是北部的土移走一些,這可以在不直接接觸塔體,同時讓它自行回正。

這個方案在 1999 年開始實施,1999-2001 年期間,大約 77 噸被挖走。比薩斜塔也回正了 44 釐米,回到了 1838 年前的傾斜度。

當時施工的團隊表示,斜塔只要需要 300 年才會回到預定的位置。2001 年,比薩斜塔重新向公眾開放,在此前的 11 年裡,修繕的費用高達 3960 萬美元。

2003 年,工程師 Burland 還在斜塔北部修了水渠。因為他們發現,北側下方淤泥層的水位,在雨季時會產生波動,這也會影響比薩斜塔的傾斜度和穩定性。

(圖/愛范兒提供)
(圖/theuijunkie.com,愛范兒提供)

目前,比薩斜塔幾乎已經變成了比薩甚至義大利的標誌,每年都吸引了大量的遊客。到此錯位拍一張推倒或扶正比薩斜塔的照片,是到此一遊的標準操作。近年來,比薩官方也在逐漸放寬進塔遊覽的人數,

紐約時報曾採訪參與監測比薩斜塔「健康情況」的 Salvatore Settis 教授,他表示塔體的狀況良好。

Setttis 教授表示,比薩斜塔應該是世界上被最嚴格監控的遺址。超過 100 多個感測器以每小時更新的頻率不間斷地進行監測,覆蓋的資料包括內外部溫度、風速、材料的裂縫和土壤運動。

監測小組還會每三個月針對資料召開會議,以確保及時獲悉比薩斜塔的變化,做出相應的修繕措施。

由於早期的修繕方案有效,比薩斜塔在緩慢地回正,不過按照現在的速度預計需要 4000 年。當然,前提是不要遇上極端的自然現象,比如地震。

文/沈星佑
本文、圖經授權轉載自愛范兒(原標題:比薩斜塔變直 4cm,這個 800 多年的豆腐渣工程全身都是感測器)

責任編輯/趙元

 

 

關鍵字:

我要發風

風傳媒歡迎各界分享發聲,來稿請寄至 opinion@storm.mg

並請附上姓名、聯絡方式、自我簡介,謝謝!

本週最多人贊助文章