Доклад пизанская башня: Доклад-сообщение «Пизанская башня» ?СПАДИЛО

1. Разнообразие пород колеблется от палеозоя до третичного возраста в городе Пиза. Из-за тектонической деятельности пласты города подверглись сильной деформации. Кроме того, есть разлом, проходящий через коренную породу под городом Пиза.
2. Город Пиза расположен на аллювиальных отложениях, а средний уровень моря составляет всего 3-4 метра.
3. Профиль грунта под башней состоит из трех горизонтов.
4. Горизонт-А состоит в основном из эстуарных отложений. Этот пласт закладывается в приливно-отливных условиях. Поэтому количество песчаных и глинистых илов под толщей неодинаково. Мощность горизонта-А 10 м.
5. Горизонт-Б состоит из морской глины и песчаного грунта. Песчаная почва зажата между слоями глинистой почвы. Верхний слой глины очень чувствителен, тогда как нижний слой глины жесткий и менее чувствительный. Мощность горизонта-В 40 м.
6. Горизонт-С состоит из плотного песка. Мощность горизонта-С простирается на значительную глубину.
7. Количество ила и глины больше на южной стороне башни. Кроме того, слой песка намного тоньше, чем на северной стороне башни. Это одна из причин, приведших к наклону башни в сторону южной стороны.
8. Естественный уровень грунтовых вод находится на 1-2 м ниже поверхности земли. Однако в прошлом извлечение воды из нижнего песка приводило к просачиванию вниз из слоя горизонта-А. В результате распределение порового давления немного ниже гидростатического давления.

Профиль почвы под башней

2. Строительство башни

Следующие пункты описывают конструкцию башни:

1. Башня была построена в виде полого цилиндра. Стены башни облицованы мрамором, а полость между внешней и внутренней стеной заполнена щебеночно-строительной смесью.
2. После пяти лет строительства работы остановились из-за нехватки средств.
3. Строительные работы возобновились в 1272 году, всего было построено семь этажей. Однако в 1278 году строительные работы вновь были затруднены из-за сильного землетрясения, произошедшего в 160 км от города Пизы.
4. В очередной раз в 1360 году начались работы над колокольней Пизанской башни. Это потребовало строительства шести ступеней на южной стороне башни по сравнению с четырьмя ступенями на северной стороне между седьмым карнизом и полом колокольни. Однако на этом этапе башня начала значительно наклоняться на юг.
5. Строительство башни было завершено в 1370 году. Строительство башни заняло почти 200 лет.

История строительства башни

3. Наклон башни

Следующие пункты описывают причину наклона башни:

1. Во время предварительного строительства башни, когда всего было построено четыре этажа, башня установила наклон на север . Следовательно, когда работы возобновились в 1272 году (после 100-летнего перерыва), башня наклонилась под углом 0,27°.
2. Когда седьмой этаж башни был достроен, она стала наклоняться на юг под углом 0,67°.
3. После очередного перерыва в строительстве на 90 лет башня продолжала наклоняться к югу. В 1360 году наклон башни увеличился до 1,6°.
4. В 1817 году угол наклона башни составлял 4,87 градуса.
5. Состояние ухудшилось в 1838 году, когда архитектор Алессандро прорыл дорожку вокруг фундамента башни. К сожалению, по мере того, как раскопки продолжались ниже уровня грунтовых вод, вода попала в раскопки, так что наклон башни на 4,87 ° к югу увеличился примерно на 0,575 °.
6. В 1928 году рядом с фундаментом были установлены четыре нивелирные станции для измерения наклона башни.
7. Башня очень чувствительна к нарушениям грунта и изменениям состояния грунтовых вод.
8. В 1934 г. в кладке фундамента была просверлена 361 скважина и залито 80 тонн раствора для укрепления каменной кладки. В это время в результате нарушения грунта и временного понижения уровня грунтовых вод произошло резкое увеличение наклона башни.
9. В 1970 году откачка воды из аллювиальных песков вызвала проседание, и башня наклонилась больше к югу.
10. В 1990 году было замечено, что башня наклонена к югу и достигла максимального угла 5,5°.

Пизанская башня в 19 веке

3.1 Причины наклона башни

Быстрое увеличение процесса наклона любого здания или башни к концу процесса строительства известно как нестабильность наклона. Наклонная неустойчивость высокой узкой конструкции возникает на критической высоте, когда опрокидывающий момент, создаваемый небольшим увеличением наклона, равен или превышает соответствующий момент сопротивления, создаваемый фундаментом.

Неустойчивость при наклоне возникает не из-за недостаточной прочности грунта, а из-за недостаточной жесткости. Очевидно, что сочетание очень мягкого грунта и геометрии на самом деле привело к тому, что Пизанская башня достигла своей критической высоты.

На наклон Пизанской башни повлияли следующие факторы:

1. Изменение уровня грунтовых вод, вызвавшее проседание аллювиального песка
2. Сильные ливни башня
3. Процесс стабилизации башни

4. Процесс стабилизации башни

Два основных аспекта влияют на устойчивость башни. Первый связан с самой структурой, а второй связан с основанием конструкции. Подход к стабилизации был разделен на два этапа. Во-первых, увеличить запас прочности, применив некоторые временные меры, а во-вторых, обеспечить постоянное решение.

4.1 Временная стабилизация

В следующих пунктах описываются меры по временной стабилизации, предпринятые для повышения устойчивости башни:

1. Мраморная облицовка внешней стены башни начала трескаться. Поэтому, чтобы уменьшить разрушение мраморной облицовки, в 1992 году с подходящим интервалом до второго этажа были установлены временные слегка предварительно напряженные стальные арматуры, покрытые пластиком.
2. Со временем не только южная сторона башни наклон, но и северная сторона неуклонно поднималась. Поэтому исследователи предложили утяжелить северную сторону каменной кладки фундамента. В результате это противодействовало бы постоянному наклону башни и, возможно, в некоторой степени уменьшило бы его.
3. С этой целью вокруг цоколя башни было сооружено временное железобетонное кольцо. Для загрузки свинцовые слитки размещались на сборном бетонном кольце с подходящим интервалом времени.
4. Нагрузка на северную сторону накладывалась в четыре этапа, чтобы наблюдать ее влияние на башню.
5. Первый слиток свинца был размещен в июле 1994 г., а последний слиток свинца – в январе 1995 г. Через месяц после приложения нагрузки башня начала наклоняться в северном направлении.
6. Наблюдались значительные изменения наклона. Однако из-за приложения нагрузки башня опустилась примерно на 2,5 мм по отношению к окружающему уровню земли.

Размещение первого слитка свинца на северной стороне башни

4.2 Постоянная стабилизация

Чтобы навсегда повернуть башню назад в северном направлении, комитет искал постоянное решение и провел испытания нескольких методов. Эти методы включали дренаж под северным фундаментом с использованием колодцев, укрепление под северным фундаментом с помощью электроосмоса и загрузку грунта вокруг северного фундамента с помощью прижимной плиты, нагруженной грунтовыми анкерами. Однако ни один из этих методов не оказался удовлетворительным.

После этого комитет решил применить метод искусственного проседания на северной стороне башни. В следующих пунктах описывается метод индуцированного проседания для поворота башни обратно на северную сторону:

1. Этот метод включает установку нескольких труб для извлечения грунта непосредственно под северной стороной фундамента.
2. Сначала этот метод применялся на пробном фундаменте, установленном рядом с опорой. Пробная опора была успешно повернута на угол 0,25°.
3. В августе 1998 года начались работы по постоянной стабилизации северного фундамента башни. Сначала с северной стороны фундамента был извлечен небольшой объем грунта, в результате чего образовалась полость. Полость начала автоматически закрываться из-за давления вскрышных пород, что привело к небольшому проседанию поверхности.
4. Упомянутый выше процесс был принят для полной ширины северной стороны фундамента. На северной стороне фундамента на расстоянии 0,5 м было установлено около 41 вытяжной скважины.
5. После полного индуцированного проседания башня значительно повернулась в северную сторону.

Процедура извлечения грунта для метода искусственного оседания

4.2.1

Дополнительная стабилизация фундамента Меры

В дополнение к вышеупомянутым мерам были приняты еще два постоянных решения для уменьшения наклона башни.

Сначала в основании башни было уложено цементно-конгломератное кольцо толщиной 0,8 м, которое было соединено с фундаментом башни через стальную арматуру. Также кольцо было усилено методом пост-натяжения. В результате была увеличена полезная площадь фундамента, что также повысило безопасность от наклонной неустойчивости.

Цементно-конгломератное кольцевое соединение с фундаментом башни

Во-вторых, для снижения колебаний уровня грунтовых вод в сезон дождей была установлена ​​дренажная система. Эта система состоит из трех скважин. Эти колодцы были построены с радиальными субгоризонтальными дренами, проходящими под северной стороной фундамента. Уровень воды в отводящих трубах контролируют уровнем воды в колодцах. Установка этой дренажной системы привела к дальнейшему повороту башни на север.

Дренажная система для повышения устойчивости башни

5. Будущее Пизанской башни

Хотя наблюдение за башней продолжается до сих пор, основная проблема заключается в том, как башня будет реагировать в будущем. Из-за сложных явлений и отчетливого взаимодействия грунта с конструкцией однозначный ответ невозможен. Тем не менее, исследователи привели два следующих возможных обстоятельства:

5.1 Оптимистический сценарий

Явления наклонной неустойчивости и продолжающегося вращения прекратились, остались только небольшие движения, вызванные сезонными колебаниями грунтовых вод. Этот случай предполагает, что доминирующая система, вызывающая наклонную неустойчивость, была связана с изменениями уровня грунтовых вод вблизи фундамента.

5.2 Пессимистический сценарий

Как только действие метода искусственного проседания завершится, башня останется неподвижной на пару лет. Более того, за ним может последовать возможный поворот в южную сторону. Но скорость вращения будет медленно увеличиваться и может снова приблизиться к углу 5,5°.

В худшем случае работы по стабилизации вернут наклон башни к тому состоянию, которое существовало в конце 12 века. Исследователи предполагают, что башне потребуется не менее 200 лет, чтобы вернуться к своему 19-летнему состоянию. 93 наклон.

Часто задаваемые вопросы

Какова высота Пизанской башни?

Высота Пизанской башни 56 м.

Какой уровень грунтовых вод у Пизанской башни?

Естественный уровень грунтовых вод находится на 1-2 м ниже поверхности земли.

Какой максимальный угол наклона имеет Пизанская башня?

В 1990 году было замечено, что башня наклонена на юг и достигла максимального угла 5,5°.

Каковы основные причины наклона Пизанской башни?

На наклон Пизанской башни повлияли следующие факторы:
1. Изменение уровня грунтовых вод, вызвавшее оседание аллювиального песка
2. Сильные ливни
3. Перепады температуры летом вызвали изменение устойчивость башни при наклоне
4. Процесс стабилизации башни
5. Чувствительность материалов фундамента

Подробнее

Конструктивные детали Бурдж-Халифа – Марка бетона и фундаменты

Каковы основные конструктивные особенности высотных конструкций?

Методы улучшения грунта для стабилизации грунта различного назначения

Наклон Пизанской башни: почему и как?

Содержание [скрыть]

1. Введение
2. Почему: факторы, вызывающие наклон
3. Как: как профессионалы стабилизировали башню
4. Будущее башни
5. Ссылки

    Пизанская башня — одно из самых известных сооружений в мире. Его слава исходит не только от оригинального спускового крючка для его строительства — чтобы показать важность этого города после успешного нападения на город Сицилия, но и от его наклона, который длился более девяти веков. За это время множество людей пытались найти причину наклона башни и способы ее исправления.

    Само собой разумеется, что с самого начала процесса строительства башни уже существовали факторы, которые могли вызвать наклон. Наиболее важным фактором на данный момент и тем, который в конечном итоге больше всего повлиял на наклон башни, является непонимание инженерами профиля почвы у основания башни. Строительство началось в 1173 году. В то время те инженеры и архитекторы знали гораздо меньше о земле, на которой они будут строить, чем мы сейчас. Древние римляне использовали массивные каменные столбы-сваи, опиравшиеся на устойчивое земное основание. Эти архитекторы считали, что трехметрового фундамента достаточно, поскольку Пизанская башня должна была быть относительно короткой конструкцией. Однако сложность профиля почвы потребует большего, чтобы добиться устойчивости основания башни.

    Как видно из рисунка 1, стратиграфия почвы под Пизанской башней довольно сложна. Архитекторы должны были учитывать свойства различных слоев почвы, чтобы избежать несчастных случаев при строительстве. Верхний горизонт, горизонт А, от 3 до 10 м, сильно зависел от приливно-отливных условий. Геологическая среда этой башни способствует хаотическому характеру почвы в этом слое. Место строительства башни расположено недалеко от берега моря, а высокий уровень грунтовых вод приводит к тому, что недра пропитаны морской водой. Из-за этого произойдет осаждение и отложение в почве. Морские организмы, особенно животные с раковинами, были одним из компонентов отложений в эстуарной среде. По мере того как со временем накапливались морские организмы, пришедшие из рек Арно и Серкио, расположенных на северной стороне башни, северное основание башни становилось все выше и выше. Этому также способствовала неравномерность высоты почвы.

Рис. 1. Профиль почвы Пизанской башни.

Источник: М.Б. Ямиолковский. « Пизанская башня: Конец одиссеи ». https://www.issmge.org/uploads/publications/1/30/2001_04_0071.pdf,   Рис. 3 – Пизанская башня – Профиль почвы.

    В дополнение к геотехническим факторам важно также учитывать исходные грунтовые условия. Как видно из рисунка 2, в скважинах a,b,c и d наблюдалось явное возвышение распределения слоя почвы. Скважина e также показывает, что в почве под Пизанской башней также существуют изгибы и проседания различных слоев почвы, несмотря на отложения, поступающие из рек. Эти скважины были пробурены в недрах других частей города Пизы в 1950 и 1953 г., и были выполнены на глубине 220 м, чтобы информация, полученная из этих скважин, была очень близка к свойствам недр Пизанской башни.

Рисунок 2. Образцы почвы, отобранные скважинами.

Источник: Ло Прести, Диего и Ямиолковски, Микеле и Пепе, М. (2003 г.). Геотехническая характеристика недр Пизанской башни. Характеристика и инженерные свойства природных грунтов. 2. 909-946, Рис. 2. Типичные структуры осадконакопления горизонта А (MPW 1971)

    На основе анализа образцов почвы инженеры обнаружили, что на южной стороне башни почва была более илистой и глинистой, чем на северной стороне, а слой песка тоньше. Из-за этого способность разных грунтов выдерживать вес, прилагаемый башней, различна. Глядя на профиль подпочвы, показанный на рисунке 3, под хаотичным слоем А находился толстый глинистый слой, слой B. Этот верхний глинистый слой состоял из мягкой, чувствительной глины, называемой глиной Панконе. Поскольку уровень моря был высоким, этот слой был настолько насыщен, что стал неосушенным. Была приложена большая нагрузка. Почва, когда ведет себя в недренированных условиях, приводит к чрезмерному поровому давлению. Из-за низкой проницаемости глины это избыточное поровое давление в глине было нелегко рассеять. Это привело к тому, что глина Pancone перешла в неустойчивое состояние. В этом нестационарном состоянии повышенное поровое давление в глиняном слое привело к снижению запаса прочности, поэтому произошел отказ. Это также было важным фактором, вызывающим наклон башни.

Рис. 3. Профиль грунта под Пизанской башней.

Источник: Берланд, Дж. Б., «Возвращение к Пизанской башне» (2004 г.). Международная конференция по истории успеха в геотехнической инженерии. 3. https://scholarsmine.mst.edu/icchge/5icchge/session00f/3, рис. 3. Профиль земли под Башней.

    По мере того, как шло строительство башни, наклон башни увеличивался из-за нестабильности. «Наклонная неустойчивость» — это явление, возникающее в высоких узких конструкциях. Когда конструкция достигает критического отношения высоты к ширине, опрокидывающий момент, создаваемый небольшим увеличением высоты, будет равен или больше, чем момент сопротивления, создаваемый фундаментом. Это повышает риск обрушения конструкции. Как упоминалось ранее, башня была построена на мягком сжимающемся грунте. Поскольку уплотнение грунта под башней происходило в период остановки строительства, сжимаемость грунта постепенно возрастала. Жесткость грунта не была линейной из-за наличия отложений и природного воздействия. Высокая сжимаемость грунта и нелинейная жесткость грунта привели к тому, что момент сопротивления, создаваемый грунтом, не мог уравновесить большой опрокидывающий момент, возникающий при строительстве башни. Следовательно, возникла нестабильность самостоятельного вождения. Это привело к постепенному увеличению наклона башни. На рис. 4 показана тенденция наклона башни, и эта тенденция, скорее всего, связана с нестабильностью наклона башни.

Рисунок 4. Тенденция наклона Пизанской башни.

Источник: М.Б. Ямиолковский. « Пизанская башня: Конец одиссеи ». https://www.issmge.org/uploads/publications/1/30/2001_04_0071.pdf, Рис. 10 — Наклон Пизанской башни.

    Другим фактором, ухудшившим наклон башни, была чрезмерная конструкция вокруг башни. В 1838 году по указанию известного архитектора и инженера Алессандро делла Герадеска была проложена дорожка под названием катино. Цель этих раскопок состояла в том, чтобы показать плинтусы колонн и ступени фундамента всем, как это было задумано ранее. Однако в результате этих раскопок уровень грунтовых вод с южной стороны поднялся. На южной стороне раскопки находились под высоким уровнем грунтовых вод, что в значительной степени повлияло на прочность почвы и, следовательно, сделало наклон более сильным. В результате раскопок угол наклона башни увеличился более чем на 0,25°. В этот момент башня чуть не рухнула.

    С того момента, как наклон башни был впервые обнаружен, люди испробовали множество различных способов его исправления. Некоторые из них, такие как раскопки катино, еще больше усугубили наклон. Но некоторые из них также успешно справились с наклоном Пизанской башни.

    Одним из методов восстановления Пизанской башни было укрепление слоев почвы. Строительство башни началось в 1173 году и было временно приостановлено в 1178 году. Это был первый этап строительства. Причина, по которой строительство было остановлено, была неизвестна, но по стечению обстоятельств в этом помогла Пизанская башня. В то время сжимаемость почвы была очень низкой. Если бы строительство башни не было остановлено, слой грунта не был бы достаточно прочным, чтобы выдержать нагрузку башни, произошло бы недренирование несущей способности, и башня могла бы упасть. К счастью, возобновление строительства началось только в 1272 году под руководством архитектора Джованни Ди Симоне. Это, примерно 100 лет, дало почвенному слою достаточно времени для консолидации. Прочность слоя мягкой глины была увеличена под тяжестью самой башни.

    Еще один метод, использовавшийся для исправления наклона башни, заключался в использовании камней с косой огранкой. Как показано на рис. 5, наклон башни стал значительным во время второго периода строительства. Когда архитекторы обнаружили, что башня наклоняется, они начали регулировать толщину каменных слоев. Они использовали неравномерно ограненные камни и постепенно меняли толщину камней, чтобы каждый этаж оставался горизонтальным. Как видно из рис. 6, камень толще с северной стороны и тоньше с южной.

Рис. 5. Выведенная история наклона Башни.

Источник: Jamiolkowski, M.; Ланселлотта, Р .; и Пепе, К., « Пизанская башня — обновленная информация » (1993).

Международная конференция по истории успеха в геотехнической инженерии. 5.

https://scholarsmine.mst.edu/icchge/3icchge/3icchge-session15/5, рис. 5. История жесткого наклона.

Рисунок 6. Косой срез камня.

Источник: Сога Кеничи. Геотехническая и экологическая инженерия, Лекция 27-32. «7. Сжатие и консолидация».2019. Скачать PDF, Слайд 5.

    К сожалению, к концу 1278 года, когда закончился второй период строительства, стало очевидно, что способы, которыми архитекторы пытались исправить наклон, не работают. Что еще хуже, наклон был более очевидным, чем раньше. К тому времени строительство достигло седьмого конуса. Башня, скорее всего, рухнет, если строительство продолжится, но казалось, что богиня удачи намеревалась спасти башню. В очередной раз работы были остановлены из-за очередных военных действий. Это дало время нижележащим слоям глины для дальнейшего уплотнения. Несмотря на то, что эти две приостановки строительства не были преднамеренными, они помогли увеличить прочность грунта, поддерживающего конструкцию.

    В 1360 году началось строительство колокольни. Архитекторы приблизили колокольню на 1,5° к центральной оси, сделав башню «бананообразной». Строительство колокольни в очередной раз ухудшило наклон башни, так как высота достигла критических отметок. Как сказал британский инженер-геотехник Берланд, это было похоже на «строительство на мягком ковре». Какой бы тщательной ни была конструкция, небольшой наклон не может быть компенсирован, если он превышает критическое отношение высоты к ширине. Как видно из рисунка 7, центр колокольни был возвращен к центральной оси, так что Пизанская башня имела неустойчивую криволинейную форму.

1. Рисунок 7. Форма Пизанской башни.

   Источник: М.Б. Ямиолковский. « Пизанская башня: Конец одиссеи ». https://www.issmge.org/uploads/publications/1/30/2001_04_0071.pdf, Рис.9 — Форма башни.

       Наклон башни продолжался без перерыва, соответственно башня становилась все более и более хрупкой. В 1989 году Правительственная комиссия заявила о недостаточном запасе прочности памятника, заявив, что башня находится под угрозой обрушения. Вал башни был слабым из-за открытия лестницы. Прочность сцепления между кладкой заполнения и облицовкой была недостаточной, и были видны многочисленные трещины и полости в кладке. Напряжения в основном были сосредоточены на швах залегания мраморного камня. Кроме того, появление еще одного предзнаменования вызвало панику у правительства. В том же году рухнула Гражданская башня Павии XII века. Эта башня имела аналогичную кладку с Пизанской башней. Учитывая все обстоятельства, Пизанская башня была закрыта для публики. Комитету было поручено разработать планы по спасению башни. Был собран широкий круг специалистов в таких областях, как архитектура, геотехника и строительство. Их целью было стабилизировать фундамент башни, укрепить кладку и отремонтировать башню. Кроме того, поскольку башня была очень хрупкой, любые модификации должны быть сведены к абсолютному минимуму. Любые видимые внешние опоры были запрещены.

       В таких сложных ситуациях Комитет все же придумал хороший план. План, осуществленный Комитетом, состоял из двух частей: временной стабилизации и окончательной стабилизации. Выполнение временной стабилизации было связано с опасным положением башни, упомянутым в запасе безопасности памятника, так что этот план стабилизации был полностью обратимым, чтобы как не ухудшить плохое состояние башни, так и уменьшить наклон башни. башня. Основным компонентом этого временного плана было увеличение веса на более высокой стороне башни. В 19 году93 началась стабилизация. 600 тонн свинцовых слитков были добавлены к северной стороне фундамента башни в качестве противовеса. Тяжелые свинцовые слитки создавали стабилизирующий момент в 450 тонн, что эффективно уменьшало угол наклона башни. Как результат. опрокидывающий момент башни уменьшен на 10%, а наклон уменьшен на 1 угловую минуту. Это был первый случай в истории, когда направление движения башни было изменено на противоположное, как показано на рисунке 8.

   Рис. 8. Наклон к северу под действием веса.

   Источник: М.Б. Ямиолковский. « Пизанская башня: Конец одиссеи ». https://www.issmge.org/uploads/publications/1/30/2001_04_0071.pdf, рис.20 – Наклон на север в результате применения противовеса.

       После этих успехов люди попытались заменить свинцовые грузы, которым не хватало эстетики, на 10 глубоких анкеров. Эти анкеры будут глубоко вбиты в землю, чтобы нести нагрузку башни. Каждый из анкеров имел рабочую нагрузку 1000 кН. Однако, когда свинцовые грузы были сняты, башня снова начала наклоняться на южную сторону со скоростью от 3 до 4 дюймов в день. Этот план замены пришлось остановить. Позже количество слитков увеличилось до 9.00 тонн, чтобы предотвратить дальнейшее движение в результате этой неудачной попытки.

       Несмотря на то, что наклон башни прекратился, постоянное решение по-прежнему требовалось. Было три возможных метода, которые можно было использовать для окончательной стабилизации.

   1. Понизить уровень грунтовых вод в песчаном пласте Б-3.
   2. Измените объем в верхнем слое панконе, уменьшив содержание воды с помощью электроосмоса.
   3. Реализовать постепенное извлечение почвы.

   Первый и второй метод были отклонены из-за наличия неопределенностей и сомнительной осуществимости. Поэтому был решен метод окончательной стабилизации — выемка грунта.

    Чтобы убедиться, что этот тип извлечения грунта, называемый подкопкой, можно стабилизировать, инженерам потребовалось много лет для изучения этого метода. Сначала были построены физические модели. Затем были созданы многочисленные модели. И, наконец, было проведено множество масштабных испытаний. Эти крупномасштабные испытания были необходимы, чтобы продемонстрировать эффективность земляных работ. Рисунок 9показаны места и механизмы этих крупномасштабных испытаний. Длинный бур для земляных работ будет посажен в почву для земляных работ. Наиболее важным фактором для этих крупномасштабных испытаний является способ имплантации сверла. Бур представляет собой шнековый бур непрерывного действия с полым штоком, установленный внутри отливки диаметром 180 мм. В соответствии с механизмом, показанным на рисунке 10, при выдвижении сверла для просверливания отверстия измерительный зонд может измерять закрытие отверстия. При анализе результатов измерений сеялки было установлено, что при контроле направления имело место вращение на 0,25°, несмотря на то, что свойства почвы были не совсем однородными. Вырытые буром полости аккуратно закреплялись под многократными выемками. Эти результаты доказали целесообразность этого метода.

Рисунок 9. Место добычи грунта.

Источник: Джон Б. Берланд (2002) Стабилизация Пизанской башни, Журнал архитектурной консервации, 8:3, 7–23, DOI: 10.1080/13556207.2002.10785324, рис. 2. Диаграмма, показывающая расположение экстракционных трубок под башня.

Рисунок 10. Механизмы работы испытательного бура.

Источник: Джон Б. Берланд (2002) Стабилизация Пизанской башни, Journal of Architectural Conservation, 8:3, 7-23, DOI: 10.1080/13556207.2002.10785324, рис. 3 Схема, показывающая принципы работы экстракционная дрель.

    Перед началом процесса окончательной стабилизации необходимо было привязать страховочные тросы к башне, чтобы приложить горизонтальную силу. С применением этих страховочных тросов в 1999 году начались предварительные земляные работы. При использовании 12 скважин и отливок диаметром 220 мм общий объем извлеченного грунта составил 7 м ³ . После предварительной раскопки башня повернулась на север на 90 секунд, а угол наклона уменьшился на 132 секунды. Результат первых раскопок порадовал.

    Наконец началось полное извлечение почвы. С башни постепенно сняли все свинцовые грузы. Извлечение почвы противодействовало опрокидывающему моменту, создаваемому удалением свинцовых слитков. В итоге было дополнительно вычтено 1834 угловых секунды. Как видно из рисунка 11, весь процесс раскопок прошел без всяких сомнений.

Рис. 11. Вращение башни в процессе земляных работ.

Источник: М.Б. Ямиолковский. “ Пизанская башня: Конец одиссеи ». https://www.issmge.org/uploads/publications/1/30/2001_04_0071.pdf, рис. 32 — Башня, вращение при раскопках.

    Вообще говоря, существует два сценария, предсказывающих поведение башни в будущем. Положительный говорит о том, что вращение башни прекратится, если не считать незначительных циклических изменений из-за сезонных изменений грунтовых вод. Негативный сценарий указывает на то, что башня какое-то время будет оставаться стабильной, после чего снова возобновится вращение на юг, но с меньшей скоростью. Пройдут сотни лет, прежде чем станет необходимым следующее вмешательство. Оба этих сценария указывают на то, что Пизанская башня пока в безопасности и что эффект стабилизации продлится дольше.

1. Ло Прести, Диего и Ямиолковски, Микеле и Пепе, М.. (2003). Геотехническая характеристика недр Пизанской башни. Характеристика и инженерные свойства природных грунтов. 2. 909-946.

2. Берланд Дж.Б., Ямиолковски М.Б., Виггиани К., (2009). Пизанская башня: поведение после Операции по стабилизации. International Journal of Geoengineering Case historys, http://casehistories.geoengineer.org, Vol.1, Issue 3, p.156-169

3. М.Б. Ямиолковский. « Пизанская башня: Конец одиссеи ». https://www.issmge.org/uploads/publications/1/30/2001_04_0071.pdf, стр. 2980–2996.

4. Берланд, Дж. Б., «Возвращение к Пизанской башне» (2004). Международная конференция по истории болезни

Геотехническая инженерия.