文章介绍:吉萨金字塔的可持续性问题

凝旋谈历史 2023-09-15 06:20:04

GuRus 等

文章来自Hemeda, Sayed & Sonbol, Alghreeb. (2020). Sustainability problems of the Giza pyramids. Heritage Science. 8. 8. 10.1186/s40494-020-0356-9.

https://link.springer.com/content/pdf/10.1186/s40494-020-0356-9.pdf

link.springer.com/content/pdf/10.1186/s40494-020-0356-9.pdf

吉萨的金字塔群除了著名的狮身人面像和小女王金字塔之外,还包括三座主要的金字塔。最近,吉萨高原上的奇阿普斯金字塔(胡夫)、切弗伦金字塔(哈夫拉)和麦卡里奥斯金字塔(孟卡拉)受到地下水位上升的威胁,这是由于郊区灌溉渠漏水和吉萨金字塔周围的大规模城市化造成的。

吉萨金字塔遭受了许多地理环境和结构问题。

本研究的主要目的是

(1)评估这一独特和高价值考古遗址的保存现状,(2)分析导致金字塔群破坏的各种作用,特别是风化活动和强烈地震事件,以及(3)使用不同类型的工具和先进的分析和诊断技术确定建筑材料的地球化学和工程特性。

结构稳定性分析需要对使用的主要材料(如石头和结构砂浆)的现状进行良好的评估。这篇论文全面分析了吉萨大金字塔的现状。这项工作包括通过实验室和现场测试,对金字塔建筑石材的自然特征和来源、地质背景、损害调查、岩相调查以及石材和结构砂浆的物理和机械特性进行讨论和分析。

结果在论文中以对遗址的潜在威胁为背景进行了展示、描述和分析。

实验研究表明,力学地质性质取决于所研究建筑材料的物理性质和矿物组成。石头的物理和岩相特征是相关的。属性建模表明了各种可见孔隙和单轴压缩力参数之间的可靠关系,可用于预测和表征其他地方的石灰石。

空间站景观,宇航员拍摄于(2001 年 8 月 15 日)。

a 吉萨金字塔西北和西南方向的沙漠丘陵上,道路和大型新开发项目的新建筑十分明显。拍摄于 NASA-JSC Gateway to Astronaut Photography of Earth (http://eol/jsc.nasa.gov/sseop)。

b 空间站景色,宇航员拍摄于(2012 年 8 月 18 日)。吉萨金字塔西北和西南沙漠丘陵上的新建筑迅速增加。拍摄于 NASA-JSC Gateway to Astronaut Photography of Earth (http://eol/jsc.nasa.gov/sseop)。

c 空间站景色,宇航员拍摄于(2016 年 5 月 3 日)。吉萨金字塔西北和西南沙漠丘陵上的新建筑扩展了许多倍。拍摄于 NASA-JSC Gateway to Astronaut Photography of Earth (http://eol/jsc.nasa.gov/sseop)。

d 空间站景色,宇航员拍摄于(2019 年 10 月 14 日)。吉萨金字塔西北和西南沙漠丘陵上的新建筑。

结论

金字塔群遭受了不同类型的结构破坏和建筑材料的腐朽和解体。这种恶化的来源通常可分为:自然、时间和人为。

近年来,吉萨高原上的4500年历史的大金字塔——奇阿普斯(胡夫)、切弗伦(哈夫拉)、麦卡里奥斯(孟卡拉)——和狮身人面像受到了地下水水位上升的威胁,地下水水位上升是由吉萨金字塔高原周围的郊区、灌溉渠和大规模城市化造成的。

研究中的建筑材料对结构损伤和风化因素,特别是动力学过程和高强度地震事件具有很强的物理敏感性。

这项研究包括收集完好无损但散落在地面上的石块和砂浆样本;使用无损检测对直立墙壁上的完整石块进行现场检测,并对收集的石块样本进行实验室检测,以评估强度特性。多标准分析允许整合几个要素来绘制危险区域和地带。

详细的分析研究证明,这些金字塔群是由天然建筑材料建造的,对于三个金字塔群来说,填充或支撑石块是含化石的石灰石,它们是从吉萨采石场开采和运输的,吉萨采石场位于大金字塔以南仅100米,哈夫拉以东,孟卡拉金字塔东南方。

哈夫拉金字塔西面和北面的岩石切割沟产生了大量的石头材料,这些材料被直接使用到到核心部分的石工中。奇阿普斯大金字塔的外壳石块是白色细石灰石,是从Mokkatam构造,特别是从图拉采石场开采和运输的。

切弗伦金字塔的外壳石块是非常细的石灰石,是从图拉-姆萨拉采石场开采和运输的,只有一小部分原始外壳保留在建筑的最上面部分。

麦卡里奥斯金字塔的外壳石块,是从阿斯旺采石场运来的的花岗岩。

与很可能完全被石灰石块覆盖的胡夫金字塔形成对比的是,哈夫拉金字塔的底层被来自阿斯旺南部大型采石场的各种花岗岩块包裹着。奇阿普斯金字塔和切弗伦金字塔的结构砂浆是石膏砂浆,而麦卡里奥斯金字塔是石灰砂浆。

目前的研究证实,金字塔的建筑石头是天然岩石,不是由人造混凝土形成的。

b ERT 数据的横截面显示了从狮身人面像到 Menkaure 金字塔之间地下水位的变化。c 影响吉萨高原的地下含水层。

在公元1303年的地震中,大部分的外壳石块被摧毁并倒塌,被重新用于建造开罗的许多科普特和伊斯兰历史建筑。

该研究详细介绍了用于建造三座金字塔建筑群的材料(石头和结构砂浆)的地球化学和工程特性,以及影响其耐久性和可持续性的风化和侵蚀因素。所有建筑材料都具有较差的物理和机械特性,这可能会影响结构在较低水平的静态和地震荷载下的安全系数。本研究表明力学性能依赖于所研究建筑材料的物理和岩石物理性能。属性建模显示了不同因素之间的确实关系。

这项研究揭示了在两座大金字塔下存在一座原始的大体积山丘。这座原始山丘的体积约为切弗伦金字塔的11.5%,约为奇阿普斯金字塔的23%。

实验研究表明,力学地质性质取决于所研究建筑材料的物理性质和矿物组成。石头的物理和岩相特征是相关的。属性建模表明了各种可见孔隙和单轴压缩力参数之间的可靠关系,可用于预测和表征其他地方的石灰石。

一座契奥普斯(胡夫)金字塔。大金字塔的东北角。原始山丘的可见部分。原始山丘的可见部分。

一座契奥普斯(胡夫)金字塔。大金字塔的东北角。原始山丘的可见部分。原始山丘的可见部分。 b 切奥普斯金字塔。位于金字塔东北部的船坑,显示金字塔基座的地质系列。

需要进行进一步的现场调查,以评估金字塔群每个部分或区段的基础细节、承载力和稳定性计算。

因此,集中加固和结构改造是保护金字塔建筑群的必要条件。

由于高压缩和过载以及材料腐烂和强度下降,背衬石灰岩块出现裂缝和劈裂,影响了大切奥普斯金字塔的稳定性。 b 石灰岩块表面的蜂窝状风化(差异侵蚀)图案非常明显。蜂窝状的风化(差异侵蚀)纹路在石灰岩块表面非常明显。

本研究中推荐的结构性和非结构性措施将有助于决策者和规划者在未来制定有效的遗址管理策略,调整这一独特考古遗址的现代化和结构性修复。

在西面和西南面的高地上,可能存在一个栖留地下水位。吉萨大金字塔西部大规模城市化的影响必须引起高度重视,这可能会影响该地区的地下水模型。

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