FEA-bedömd stabilitet för de antika Serapeum-tunnlarna under Pompejus pelare med SSI-modellering

Gömda tunnlar under en berömd pelare

I Alexandria reser sig en ensam, hög granitpelare känd som Pompejus pelare ovanför ruinerna av ett antikt tempel. Få besökare inser att ett fint nätverk av grekiska tunnlar och ett dotterbibliotek ligger direkt under pelaren, uthuggna i en mjuk, lätt skadad bergart. Den här studien använder avancerade dator-simuleringar och bergartstester för att ställa en enkel men brådskande fråga: hur länge kan denna underjordiska värld säkert bära det massiva monumentet ovanför, särskilt när klimatförändringar medför kraftigare regn och stigande hav?

Ett forntida monument i en ömtålig miljö

Forskningsfokus ligger på Serapeum-tunnlarna och relaterade underjordiska utrymmen som går under Pompejus pelare, en 285-ton tung granitpelare huggd ur hård Aswan-sten. Tunnlarna är utgrävda i en mjuk, porös kalkstensliknande bergart kallad kalkarenit, som är mycket svagare än pelaren själv. Under århundraden har vind, salt, fukt och kemiska reaktioner sakta luckrat upp denna bergart. Idag påskyndar kraftigare stormar, skyfall och högre grundvatten kopplat till klimatförändring denna nedbrytning. Denna kombination — en enorm stenpelare vilar på åldrande, försvagade tunnlar — gör platsen till ett utmärkt testfall för moderna verktyg som kan bedöma risker utan att skada arkeologin.

Att avläsa marken utan att röra vid den

Eftersom borrning och tunga provningar vid ett sådant kulturarv måste begränsas, sattes en bild av underlaget ihop av befintliga kartor, tidigare undersökningar och bergartsprover tagna i området. Laboratorietester mätte hur starka och deformerbara både den mjuka kalkareniten och den hårda graniten är, inklusive hur lätt de spricker vid tryck eller skjuvning. Dessa mätningar matades in i en tvådimensionell datormodell skapad med specialiserad geoteknisk programvara. I detta virtuella tvärsnitt återskapades pelaren, dess grund, tunnlarna och ett tjockt block av omgivande mark så att gravitation, pelarens vikt och även enkla jordbävningskrafter kunde appliceras och deras effekter följas i detalj.

Följa spänning, töjning och små rörelser

Simuleringen visar var krafter koncentreras kring tunnlarna när marken bär pelarens last. De högsta krossliknande krafterna uppträder vid de skarpa hörnen av tunneltaken direkt under pelaren — precis där bergarten redan är svagast och mest vittrad. Här arbetar berget vid ungefär två tredjedelar av den styrka som mättes i labbet, och modellen avslöjar små zoner där materialet redan gett efter och beter sig mer plastiskt än elastiskt. Ändå, djupare mellan tunnlarna, pressas bergarten från alla håll och skapar en stark ”klämmnings”-effekt som faktiskt hjälper till att hålla systemet samman. Överraskande nog är den totala nedåtgående rörelsen av pelaren som modellen förutspår mindre än en millimeter — långt under nivåer som vanligtvis oroar ingenjörer.

Stabil för nu, men med ett snävt säkerhetsmarginal

För att bedöma den övergripande stabiliteten beräknar studien en säkerhetsfaktor — ett förhållande som jämför bergartens nuvarande styrka med den styrka vid vilken kollaps skulle börja. Värdet på cirka 1,55 tyder på att tunnlarna under dagens statiska laster ligger strax över det vanligt accepterade säkerhetsmåttet. Denna dyna är dock tunn för ett monument av sådant kulturvärde, särskilt eftersom den mjuka bergarten fortsätter att försvagas av fukt, salt och temperatursvängningar. Samma hetfläckar som identifierats i modellen — tunneltakens kronor och hörn — är exakt där ytterligare styrkeförlust eller skakning från en jordbävning kan driva systemet mot kollaps.

Från simulering till skyddsplaner

Studien drar slutsatsen att Serapeum-tunnlarna under Pompejus pelare inte står inför en omedelbar sammanbrottsrisk, men de lever i en känslig balans. Långsiktig vittring och klimatdriven översvämning urholkar gradvis det naturliga stödet och krymper säkerhetsmarginalen över tid. Författaren menar att bevarandearbetet bör inriktas på att hålla vatten ute, noggrant övervaka de stressade tunnelzonerna och planera varsam, reversibel förstärkning där det behövs. Genom att omvandla komplexa bergartstester och datormodeller till praktiska trösklar för åtgärd erbjuder detta arbete en handlingsplan för att skydda inte bara detta ikoniska alexandrinska landmärke, utan också andra underjordiska kulturarv som döljer sig under historiska monument världen över.

Citering: 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

Nyckelord: Pompejus pelare, underjordiskt kulturarv, tunnelstabilitet, klimatförändringens effekter, geoteknisk modellering