探秘為什么意大利斜塔斜而不倒 意大利斜塔
意大利斜塔是意大利比薩城大教堂的獨(dú)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。而意大利斜塔最出名的地方就是它的傾斜。那為什么探秘為什么意大利斜塔斜而不倒？
意大利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(qiáng)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。
比意大利斜塔原來設(shè)計(jì)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(xù)到完工，在修建完成之后，塔頂已經(jīng)南傾3.5米。1990年，意大利政府才將其關(guān)閉，開始進(jìn)行整修。經(jīng)過將近11年的時間，花費(fèi)了2500萬才將意大利斜塔扶正44厘米，專家稱，能夠保持300年不會坍塌。
意大利斜塔是著名的歷史古建筑，能夠繼續(xù)保持這座古建筑的完整性是非常重要的，那么意大利斜塔為何會傾斜呢？是建筑技術(shù)問題還是那塊土壤的地質(zhì)問題？既然傾斜了又為何不會倒呢？下面我們一起來研究意大利斜塔的神奇之處。
意大利斜塔傾斜原因
對于意大利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(chǎn)生了傾斜。經(jīng)過專家的研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì)的土層，各種軟質(zhì)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(jié)論是在對地基土層成份進(jìn)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(zhì)在建造時便已經(jīng)沙化和下沉。
然而1838年的一次工程導(dǎo)致了意大利斜塔突然加速傾斜，人們不得不采取緊急維護(hù)措施。當(dāng)時建筑師Alessandro dellaGherardesca在原本密封的斜塔地基周圍進(jìn)行了挖掘，以探究地基的形態(tài)，揭示圓柱柱礎(chǔ)和地基臺階是否與設(shè)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(yán)重的是發(fā)生了地下水涌入的現(xiàn)象。這次工程后的勘測結(jié)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(jié)束以后，意大利斜塔的加速傾斜又持續(xù)了幾年，然后又趨于平穩(wěn)，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(guān)于意大利斜塔為何斜而不倒，專家們研究給出了答案：第一位建筑師皮薩諾當(dāng)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(jiān)固層較薄.所以他對地基的地質(zhì)結(jié)構(gòu)并非一無所知， 而且他在建至三層發(fā)現(xiàn)傾斜時，采取停工等待地基沉降穩(wěn)定的做法已有效地解決了一些問題。
第二位建筑師續(xù)建時， 又注意到調(diào)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(zhuǎn)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(diǎn)， 也沒設(shè)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(xiǎn)更大，但至今幾百年來絲毫沒有傾斜.一些專家學(xué)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(shè)計(jì)、建筑者有關(guān)。
意大利斜塔的拯救
恢復(fù)意大利斜塔的主要方法是地基應(yīng)力解除法，人們在斜塔傾斜的反方向(北側(cè))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(xiǎn)，比薩斜塔曾在1990年1月7日停止向游客開放，經(jīng)過11年的修繕，耗資約2500萬，斜塔被扶正44厘米，基本達(dá)到了預(yù)期的效果。專家認(rèn)為，只要不出現(xiàn)不可抗拒的自然因素，經(jīng)過修復(fù)的意大利斜塔，300年內(nèi)將不會倒塌。2001年12月15日起再次向游人開放。
由于意大利斜塔距離地中海較近，頻繁的暴雨襲擊讓重達(dá)14500噸的塔身受損和褪色。從2001年開始，一個10人的強(qiáng)力修復(fù)小組開始利用激光、鑿子和注射器清洗塔身，他們花費(fèi)了八年零三個月的時間，清洗了24424塊石頭才讓這座獨(dú)立的八層鐘樓看起來煥然一新。
據(jù)媒體報(bào)道，意大利斜塔在2001年至2013年間，傾斜程度減少了2.5厘米，看上去意大利斜塔似乎已經(jīng)止住了傾斜的趨勢。
中國版意大利斜塔
在中國四川馬爾康縣有一座修建于清朝乾隆年間的43米高的八角碉樓，在半個多世紀(jì)的風(fēng)吹日曬中已經(jīng)傾斜了2.3米，經(jīng)過了三次大地震依然屹立不倒，被稱為中國的意大利斜塔。
這座八角碉樓已經(jīng)被中國政府列入了全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。根據(jù)記錄，直波碉樓可追溯到清朝乾隆年間，距今已300多年，主要是戰(zhàn)時用來通信和防御。對于碉樓傾斜的原因，當(dāng)?shù)卮迕裾J(rèn)為可能是水流侵蝕了下面的基石。
當(dāng)?shù)氐拇迕裾f，解放前碉樓并沒有出現(xiàn)很明顯的傾斜，至少肉眼很難看出來，后來當(dāng)?shù)匦蘖艘粋€引水溝，水流經(jīng)過碉樓，長時間下來，下面的基石變得松軟，出現(xiàn)了較大的傾斜。
另外他們認(rèn)為水流沖刷和自身的地基下沉也有可能造成這座中國的比薩斜塔的傾斜。
2000年，當(dāng)?shù)卣块T在直波碉樓下方修筑了擋體進(jìn)行加固。
