不倒的比萨斜塔

在意大利古城比萨大教堂的广场上，有一座著名的斜塔。它是在1173年由当时著名的建筑师博纳诺·皮萨诺负责建造的。当时，在塔建到第3层的时候，塔身便呈现出了向一边倾斜的模样。为了安全起见，博纳诺·皮萨诺不得不停下了进行到一半的工程。

意大利比萨古塔

94年后，建筑师焦旺尼·迪·西蒙内接手了这座塔的继续修建工作。他在修筑的过程中试图将已经显得倾斜的塔身重新调直，但是由于此时的塔身已经过高，根本无法调直。1284年，迪·西蒙内死于战争中，建塔工程再度被搁置。

直到1350年，建筑师托马索·皮萨诺接手比萨斜塔的建设工作。在最终竣工时，因塔顶中心点已经偏离了垂直中心线2.1米，所以，人们将其称为“斜塔”。

自建成后600多年，比萨斜塔不断地向南缓慢倾斜。据1911年以来所进行的系统测量表明，此塔平均每年向南倾斜1毫米左右。如今，比萨斜塔已经向南方倾斜了5.3米，其倾斜度已达5°6′。

为什么比萨塔的塔身会变得倾斜?早前，人们根据进行地下钻探时得到的土样发现，塔基下面地表至地下10米的深度都是混沙层，10～40米间则是含有许多结合水的黏土层，再往下则是含自由水的沙层，黏土层在建筑物的压力作用之下，部分的结合水被挤出来，并渗透于下面的沙层中，从而造成黏土层的压缩与沉降，塔身也由此发生倾斜。

当下面沙层的自由水被人为地抽汲而造成压力下降的时候，这种黏土层的压缩与沉降会大大地加速，从而引发塔身倾斜的速度加快。根据相关专家的测定发现，在当地人从沙层中抽取地下水使用时期，斜塔的倾斜速度曾经达到过每年2毫米之多，比普通时期高出了一倍。

后来，当地政府发现了这一问题，立即停止了抽汲沙层中的地下水，斜塔的倾斜速度才恢复每年1毫米的速度。

为什么比萨古塔会固定地向南倾斜?据比萨大学的一位老教授解释说，这可能与太阳照射的作用有关。意大利位于北半球，塔身南面的大理石受到日光的照射更为强烈，热胀冷缩下所产生的压力对下面的土层产生了不间断的冲击作用，从而使整个塔身不断向南倾斜。另外，斜塔位于比萨古城的北部，原来当地居民抽取地下水的位置在它的南面，南部地面的沉降也很有可能造成塔身加速向南方倾斜。

目前，塔顶中心已经偏离垂直中心线近5米的距离了。但是专家们测算得出，如果按着目前的倾斜速度的话，在未来200年内，比萨斜塔还没有倒塌的可能性。这是因为斜塔重心引力下的竖直线并没有超越其底面的缘故。一旦斜塔重心引力下的竖直线超越了自身的底面，这座拥有近千年历史的古塔很可能就要毁于一旦了。

比萨斜塔在建筑之初便已经出现倾斜，原是建筑业的败笔所在，却因祸得福地成为世界建筑奇观之一，成为世界著名旅游观光胜地。但是在20世纪90年代，比萨斜塔却濒临倒塌，意大利政府曾一度将其关闭，并于1992年向全球征集拯救斜塔的方案。

最终拯救比萨斜塔的方法是一项看上去非常简单的新技术——地基应力解除法。其原理为，在斜塔倾斜的反方向，即北侧的塔基下面掏土，利用地基下沉的方法，使塔的重心向后移，从而减小倾斜幅度。最终，这一方法在2001年6月正式产生效果，并使斜塔的倾斜角度回复到安全范围内，关闭了10年的比萨斜塔重新开放。而地基应力解除法也开始广泛地为各国的建筑学家所使用，拯救了许多濒临倒塌的古建筑。