تقييم الاستقرار الإنشائي بنمذجة العناصر المنتهية وأنظمة تفاعل التربة والهيكل لأنفاق السراپيون القديمة تحت عمود بومبي

أنفاق خفية تحت عمود مشهور

في قلب الإسكندرية، يرتفع عمود جرانيتي وحيد يعرف بعمود بومبي فوق أطلال معبد قديم. قليل من الزائرين يدركون أن شبكة حساسة من أنفاق يونانية ومكتبة تابعة تقع مباشرة تحته، منحوتة في صخر طري سهل التلف. تستخدم هذه الدراسة محاكيات حاسوبية متقدمة واختبارات صخرية لطرح سؤال بسيط لكن ملح: إلى متى يمكن لهذا العالم تحت الأرض أن يتحمل بأمان هذا النصب الضخم فوقه، لا سيما مع ازدياد غزارة الأمطار وارتفاع مستويات البحار بفعل تغير المناخ؟

نصب قديم في بيئة هشة

تركز الأبحاث على أنفاق السراپيون والمساحات تحت الأرض المرتبطة بها والتي تمتد تحت عمود بومبي، عمود جرانيت يزن 285 طناً مقطوع من حجر أسوان الصلب. تم حفر الأنفاق في صخر طري مسامي شبيه بالحجر الجيري الرملي المعروف بالكالكارينيت، وهو أضعف بكثير من العمود نفسه. وعلى مر القرون، عملت الرياح والملوحة والرطوبة والتفاعلات الكيميائية على نخر هذا الصخر ببطء. اليوم، تسرّع العواصف الأقوى والفيضانات المفاجئة وارتفاع المياه الجوفية المرتبطة بتغير المناخ من وتيرة هذا التآكل. وهذا المزيج—عمود حجري ضخم قائم فوق أنفاق متقادمة ومضعفة—يجعل هذا الموقع مجال تجريبي مناسباً للأدوات الحديثة التي تقيم المخاطر دون الإضرار بالآثار.

قراءة الأرض دون لمسها

نظراً لأن عمليات الحفر والاختبارات الثقيلة في موقع تراثي كهذا يجب أن تكون محدودة، جمع الباحث صورة عن الطبقات السفلية من الخرائط الموجودة والمسحيات السابقة وعيّنات صخرية مأخوذة من المنطقة. قيّمت الاختبارات المعملية مقدار مقاومة وقابلية تشوه كل من الصخر الكالكارينيت الطري والجرانيت الصلب، بما في ذلك قابلية التشقق تحت الضغط أو القص. أدخلت هذه القياسات في نموذج حاسوب ثنائي الأبعاد أنشئ باستخدام برنامج جيوتكنيكي متخصص. في هذا المقطع الافتراضي أعيد تصوير العمود وقاعدته والأنفاق وكتلة سميكة من الأرض المحيطة بحيث يمكن تطبيق تأثيرات الجاذبية ووزن العمود وحتى قوى زلزالية بسيطة ومتابعة تأثيراتها بتفصيل.

تتبع الإجهاد والانفعال والحركات الدقيقة

تُظهر المحاكاة أين تتركز القوى حول الأنفاق عندما يحمل الأرض حمولة العمود. تظهر أقصى قوى شبيهة بالسحق عند الزوايا الحادة لسقوف الأنفاق مباشرة تحت العمود—وهذا بالضبط المكان الذي يكون الصخر فيه الأضعف والأكثر تعرية. هنا يعمل الصخر بما يقارب ثلثي القوة المقاسة في المختبر، ويكشف النموذج عن مناطق صغيرة حيث استسلمت المادة بالفعل وتتصرف أكثر مثل البلاستيك منها مثل المادة المرنة. ومع ذلك، في الأعماق بين الأنفاق يُضغط الصخر من جميع الجهات، محدثاً تأثير «تثبيت» قوي يساعد فعلاً على الحفاظ على تماسك النظام. بشكل مفاجئ، الحركة الرأسية الإجمالية للعمود التي يتنبأ بها النموذج تقل عن مليمتر واحد—أقل بكثير من المستويات التي عادة ما تقلق المهندسين.

مستقر حالياً، لكن به هامش أمان ضيق

لتقييم الاستقرار العام، تحسب الدراسة معامل الأمان—نسبة تقارن بين مقاومة الصخر الحالية والمقاومة التي يبدأ عندها الانهيار. تشير القيمة حوالي 1.55 إلى أن الأنفاق تحت الأحمال الساكنة الحالية تقع فوق خط الأمان المقبول شائعاً فقط بفارق طفيف. ومع ذلك، هذا الهامش ضعيف بالنسبة لنصب ذي قيمة ثقافية كبيرة، خاصة لأن الصخر الطري يستمر في الضعف بفعل الرطوبة والملوحة وتغيرات الحرارة. نقاط الخطر نفسها المحددة في النموذج—جبين وسقوف وزوايا الأنفاق—هي بالضبط الأماكن التي قد تدفع فيها فقدان مزيد من القوة أو هزات زلزالية النظام نحو الفشل.

من المحاكاة إلى خطط الحماية

تخلص الدراسة إلى أن أنفاق السراپيون تحت عمود بومبي ليست على حافة انهيار مفاجئ، لكنها في حالة توازن دقيق. التعرية طويلة الأمد والفيضانات المدفوعة بالمناخ تقوض الدعم الطبيعي ببطء، مما يقلص هامش الأمان مع مرور الوقت. يرى الباحث أن الحفظ ينبغي أن يركز على إبقاء الماء خارجاً، ومراقبة مناطق الأنفاق المُجهدة عن كثب، والتخطيط لتدعيمات لطيفة وقابلة للعكس عند الحاجة. من خلال تحويل اختبارات الصخور المعقدة والنماذج الحاسوبية إلى معايير عملية للعمل، يقدم هذا العمل خارطة طريق لحماية ليس فقط هذا المعلم الإسكندراني الأيقوني، بل أيضاً مواقع التراث تحت الأرض الأخرى المخفية تحت الآثار التاريخية حول العالم.

الاستشهاد: Hemeda, S. FEA structural stability assessment of the ancient Serapeum tunnels beneath Pompey’s Pillar using SSI modelling. npj Herit. Sci. 14, 294 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02506-7

الكلمات المفتاحية: عمود بومبي, التراث تحت الأرض, استقرار الأنفاق, تأثيرات تغير المناخ, النمذجة الجيوتكنيكية