הערכת יציבות מבנית בעזרת FEA של מנהרות הסרפאיון העתיקות מתחת לעמוד של פומפי באמצעות דוגמנות SSI

מנהרות חבויות מתחת לעמוד מפורסם

בלב אלכסנדריה, עמוד גרניט גבוה יחיד המוכר כעמוד פומפי מתנשא מעל חורבות מקדש עתיק. מעט מבקרים מודעים לכך שרשת עדינה של מנהרות יווניות וספרייה בת קיימת נמצאות ישירות מתחתיו, נחצבות בסלע רך ורגיש לפגיעה. המחקר הזה משתמש בסימולציות מחשב מתקדמות ובבדיקות סלע כדי לשאול שאלה פשוטה אך דחופה: כמה זמן העולם התת-קרקעי הזה יוכל לתמוך בבטחה במונומנט המסיבי שמעליו, במיוחד כאשר שינויי האקלים מביאים גשמים חזקים יותר ועליית ים?

מונומנט עתיק בסביבה שברירית

המחקר מתמקד במנהרות הסרפאיון ובחללים תת-קרקעיים קשורים הרצים מתחת לעמוד פומפי, עמוד גרניט במשקל 285 טון שנחצב מאבן אסואן קשה. המנהרות נחצבו בסלע רך, חדיר וסמוך ללימת אבן גיר הנקרא קלקרנית, החלש הרבה יותר מהעמוד עצמו. במשך מאות שנים הרוח, המלח, הלחות ותגובות כימיות אכלו לאט את הסלע הזה. כיום סופות חזקות יותר, שיטפונות פתאומיים ועליית מי תהום הקשורים לשינויי האקלים מאיצים את ההרס. השילוב הזה — עמוד אבן ענק המונח על מנהרות מזדקנות ומוחלשות — הופך את האתר לשדה ניסוי מתאים לכלים מודרניים שיכולים להעריך סיכון ללא פגיעה בארכיאולוגיה.

לקרוא את הקרקע מבלי לגעת בה

מכיוון שניקוב ובדיקות כבדות באתר מורשת כזה חייבים להיות מוגבלים, המחבר ריכז תמונה של התת-משטח ממפות קיימות, סקרים קודמים ודגימות סלע שנלקחו מהאזור. בבדיקות מעבדה נמדדו חוזק וכושר עיוות של הסלע הרך הקלקרני ושל הגרניט הקשה, כולל קלות הסדיקה שלהם בעת דחיסה או חיתוך. מדידות אלה הוזנו למודל מחשב דו-ממדי שנוצר בתוכנת גאוטכניקה ייעודית. בחתך הוירטואלי הזה שוחזרו העמוד, היסוד שלו, המנהרות ובלוק עבה של קרקע מסביב כדי שניתן יהיה להפעיל ולנתח כוח המשיכה, משקל העמוד ואפילו כוחות רעידות אדמה פשוטים ולעקוב אחר השפעותיהם בפרטים.

עוקבים אחרי מאמצים, עיוותים ותזוזות זעירות

הסימולציה ממחישה היכן נלכדים הכוחות סביב המנהרות כאשר הקרקע נשאת בעומס העמוד. כוחות כבישה גבוהים מתרכזים בפינות החדות של תקרות המנהרות ממש מתחת לעמוד — בדיוק במקום שבו הסלע כבר הכי חלש והכי מזוהם במזג האוויר. כאן הסלע פועל בערך בשני שלישים מהחוזק שנמדד במעבדה, והמודל מראה אזורים קטנים שבהם החומר כבר התייצב והתנהג יותר כמו פלסטיק מאשר כאלסטי. עם זאת, עמוק יותר בין המנהרות, הסלע נלחץ מכל הצדדים ויוצר אפקט "הצמדה" חזק שעוזר בעצם להחזיק את המערכת יחד. באופן מפתיע, התזוזה הכוללת כלפי מטה של העמוד שחזתה המודל נמוכה ממילימטר אחד — הרבה מתחת לרמות שבדרך כלל מטרידות מהנדסים.

יציב לעת עתה, אך עם מרווח ביטחון צר

להערכת היציבות הכוללת, המחקר מחשב גורם בטיחות — יחס המשווה בין החוזק הנוכחי של הסלע לבין החוזק שבו יתחיל קריסה. ערך של כ-1.55 מרמז שעקב העומסים הסטטיים של היום, המנהרות נמצאות מעט מעל קו הביטחון המקובל. עם זאת, המרווח הזה דק מדי עבור מונומנט כזה של ערך תרבותי, במיוחד מאחר שהסלע הרך ממשיך להיחלש עקב לחות, מלח ושינויים בטמפרטורה. אותם מוקדים חמים שזוהו במודל — כתרי המנהרות ופינותיהן — הם בדיוק המקומות שבהם אובדן חוזק נוסף או רעידות אדמה עלולים לדחוף את המערכת לכיוון כשל.

מהסימולציה לתוכניות הגנה

המחקר מסכם שהמנהרות של הסרפאיון מתחת לעמוד פומפי אינן על סף קריסה פתאומית, אך הן נמצאות באיזון עדין. בליה ארוכת טווח ושיטפונות מונעים על ידי שינויי אקלים שוחקים לאט את התמיכה הטבעית ומצמצמים את מרווח הביטחון לאורך זמן. המחבר טוען שהשימור צריך להתמקד במניעת חדירת מים, במעקב צמוד אחרי אזורי המתח במנהרות ובתכנון חיזוקים עדינים וניתנים להיפוך במידת הצורך. על ידי הפיכת בדיקות סלע מורכבות ומודלים ממוחשבים לסף פעולה מעשי, עבודה זו מציעה מפת דרכים להגנה לא רק על הציון האלכסנדריתי האייקוני הזה, אלא גם על אתרי מורשת תת-קרקעיים אחרים החבויים תחת מונומנטים היסטוריים ברחבי העולם.

ציטוט: 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

מילות מפתח: עמוד פומפי, מורשת תת-קרקעית, יציבות מנהרות, השפעות שינויי האקלים, דוגמנות גאוטכנית