提起比薩斜塔,想必大家都很熟悉,它是義大利的地標之一,也是建築史上的一座重要建築。伽利略的「兩個小球同時落地」實驗,便是在比薩斜塔進行的。不少人以為比薩斜塔是故意修成了這樣,但事實上,比薩斜塔在初建時是一座筆直的建築,是因為修的過程中出現偏差,導致比薩斜塔不斷傾斜。而為了防止比薩斜塔徹底傾倒,專家們也想出了各種各樣的辦法,但卻沒有太大成效。最終,這個難題卻被一個小男孩給解決。
比薩塔為何會斜?
比薩斜塔修建於1173年,由著名建築師那諾·皮薩諾主持修建,位於羅馬市大教堂後面右側,是比薩城的標誌。最開始,塔高設計為60米左右,但動工五六年後,塔身從三層開始傾斜,直到完工還在傾斜。在關閉之前,塔頂已經南傾3.5米。當地人儘管也對斜塔的傾斜感到擔憂,但更多的卻是驕傲和自豪。他們為自己的故鄉能有這樣一個舉世矚目的斜塔而自豪,且認為比薩斜塔會和健壯結實的比薩人一樣,永遠不會倒下。
然而,1838年的一次工程卻導致比薩斜塔突然加速傾斜。當時一名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。但這一行為卻使斜塔失去了原有的平衡,地基開始開裂。最嚴重的是,發生了地下水湧入的現象。此次工程後,勘探結果表明,比薩斜塔的傾斜加劇了20釐米,而此前267年的傾斜總和不過5釐米。
向全球徵集拯救方案
由於伽利略的自由落體實驗,使得比薩斜塔蜚聲世界,成為世界著名的旅遊勝地,每天都吸引著成千上萬的遊客,也成為了比薩市的經濟支柱。與此同時,隨著遊客的增加,比薩斜塔傾斜的角度也逐漸增大。到了上個世紀90年代,已經瀕臨倒塌。1990年1月7日,義大利政府關閉對遊人的開放,1992年成立了比薩斜塔拯救委員會,向全球徵集解決方案。
關於斜塔的拯救,出臺了很多方案,但都未見效。最後拯救斜塔的,是一項看似簡單的新技術——地基應力解除法。這個方法最早於1962年被義大利工程師Terracina提出,當時稱為「掏土法」,由於顯得不夠深奧而長期擱置。而這一方法的原理則是:在斜塔傾斜的反方向(北側)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。
地基應力解除法
比薩斜塔拯救工程於1991年10月開始,採用斜向打孔方式,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向北側移動。2001年6月,斜塔的傾斜角度重新回到安全範圍之內,比薩斜塔又重新開放。
而地基應力解除法在我國則得到了深入研究和廣泛應用。這一名詞,也是由我國武漢大學教授劉祖德於1983年提出,劉祖德教授和他的研究小組利用這一技術,成功為149座高樓「糾偏」扶正,為祖國挽回近5億元的經濟損失。