比薩斜塔爲什麼是斜的 比薩斜塔不倒的原因
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比薩斜塔,意大利地標之一,是意大利比薩城大教堂的獨立式鐘樓,建造時間是在1173年8月,完工時間是在1372年,外文名英語:Leaning Tower of Pisa,地點位於意大利托斯卡納省比薩城北面的奇蹟廣場上。
過去,人們曾一度認爲這座塔是設計師別出心裁地將它設計成傾斜的,但是,事實並非如此。作爲附屬於比薩大教堂的獨立鐘樓,這座高塔在1173年8月9日開始建造時,它是被設計成爲正常垂直樹立的。
最初,位於比薩教堂後面的比薩斜塔原計劃要被建成爲54.8米,共計8層的高塔,它的外牆是用乳白色的大理石砌成,大理石材質讓這座中世紀風格的高塔顯得閃閃發光,即使後來它沒有傾斜,也將會是一座在歷史中閃閃發光的建築。
不過,也正是它後來漸漸傾斜下去,讓它成爲一座有趣的斜塔,很多遊客慕名參觀,甚至有很多科學家將這裏當作自己的實驗場所,其中,伽利略在比薩斜塔進行的重物自由下落實驗,讓他發現了自由落體定律,這更讓這座斜塔名揚千里。
比薩斜塔
這座斜塔經年累月,一天比一天傾斜的角度大,讓人不由得擔心有一天它會不會轟然倒塌,於是,很多人開始研究比薩斜塔傾斜的原因。
關於比薩斜塔傾斜的原因,科學家們曾爲此爭論不休,但隨着科技的發展,進入20世紀,人們通過各種先進的設備,對地基圖層進行深入勘測,對比薩斜塔做了很多精確的測量,並對歷史檔案進行更加仔細的研究,一些事實逐漸浮出水面:比薩斜塔在最初的設計中,本應是垂直的建築,但是,在建造初期就開始偏離了正確位置。於是,人們根據這些勘(kān)測結果和歷史文件,推測出比薩斜塔建造之初的一些故事原貌——
在1178年,當鐘樓興建到第4層時,發現由於地基不均勻和土層鬆軟,導致鐘樓已經傾斜偏向東南方,工程因此暫停。
1231年,工程繼續,第一次有記載鐘樓使用了大理石。建造者採取各種措施修正傾斜,刻意將鐘樓上層搭建成反方向的傾斜,以便補償已經發生的重心偏離。1278年,進展到第7層的時候,塔身不再呈直線,而是凹(āo)形,工程再次暫停。
根據現有的文字記載,比薩斜塔在幾個世紀以來的傾斜是緩慢的,它和它地基下方的土層實際上達到了某種程度上的平衡。
比薩斜塔
在建造的第一階段第3層結束時,鐘塔向北傾斜約0.25°。
在第二階段由於糾偏過度,1278年,第7層完成時反而向南傾斜約0.6°。
1360年,建造頂層鍾房時增加到1.6°。
1360年,在停滯了差不多一個世紀後,鐘樓向完工開始最後一個衝刺,並作了最後一次重要的修正。1372年,擺放鐘的頂層完工。54米高的8層鐘樓共有7口鐘,但是,由於鐘樓時刻都有倒塌的危險,所以,那些時鐘從來沒有被撞響過。但這並沒有阻止比薩斜塔一直慢慢地傾斜下去。
然而,1838年的一次工程,導致了比薩斜塔突然加速傾斜,人們不得不採取緊急維護措施。當時,建築師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,揭示地基臺階是否與設想的相同。這一行爲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。這次工程後的勘測結果表明傾斜加劇了20釐米,而此前267年的傾斜總和不過5釐米。
1838年的工程結束以後,比薩斜塔的加速傾斜又持續了幾年,然後又趨於平穩,減少到每年傾斜約0.1釐米,塔身偏離垂直狀態已有5米多。
雖然這座高塔原本是一個建築敗筆,並因禍(huò)得福,成爲世界建築奇觀。但隨着時間的推移,斜塔傾斜角度的逐漸加大,意大利政府對此一直憂心忡忡,到上個世紀90年代,比薩斜塔因爲傾斜角度過大,已瀕於倒塌。1990年1月7日,意大利政府將比薩斜塔關閉,不再對遊人開放。1992年,成立比薩斜塔拯救委員會,向全球徵集解決方案。
比薩斜塔
關於如何拯救比薩斜塔,意大利採取了很多方案,但都未見效。最終拯救比薩斜塔的,是一項看似簡單的新技術——地基應力解除法。其原理是,在斜塔傾斜的反方向塔基下面掏土,利用地基的沉降,使塔體的重心後移,從而減小傾斜幅度。該方法在1962 年,曾被提到過,當時稱爲“掏土法”,由於這種方法過於簡單,顯得不夠深奧而遭長期擱置,直到該法在墨西哥城主教堂的糾偏中成功應用後,在現代又被重新得到認識和採納。比薩斜塔拯救工程於1999年10月開始,採用斜向鑽孔方式,從斜塔北側的地基下,緩慢向外抽取土壤,使北側地基高度下降,斜塔重心在重力的作用下,逐漸向北側移動。2001年6月,傾斜角度回到安全範圍之內,關閉了10年的比薩斜塔又重新開放。到2013年,意大利比薩斜塔終於止住傾斜趨勢。最新調查發現,該塔的傾斜幅度在2001年至2013年間,減少2.5釐米。而我們以及後代也因此有更多的機會去遊覽參觀這座有趣的高塔。
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