مقدمه:
برجي را فرض كنيد كه بر روي زميني نهاده شده است كه شامل مواد انسجام يافته اي از ژله و يا اسفنج مي باشد و اين مواد در عمق زمين با يكديگر سايش دارند. انحراف برج به طور بي امان به سوي محلي كه در نهايت خواهد افتاد، در حال افزايش است. هر پارازيتي در زمين در سمت انحراف برج باعث واژگوني برج خواهد شد. از اين بدتر اينكه مصالحي كه براي ساخت برج بكار گرفته شده آنقدر شكننده است كه هر فشاري كه به سبب انحراف برج بوجود مي آيد باعث فرو ريختگي ساختاري برج مي شد اين تصوير وضعيت انحراف برج پيزا را نشان مي دهد و اينكه چرا تثبيت آن كنكاش مهندسين عمران را برانگيخته است.
جزئيات برج و تاريخچه زمين:
تصوير شماره ۱، برش عرضي (يابرش مقطعي) از برج ۱۴۵۰۰ تني را نشان مي دهد كه يك برج ناقوس در مجاورت كليساي جامع است. برج تقريباً ۶۰ متر ارتفاع داردو قطر پي آن ۱۹٫۶ متر است پي ها در حدود ۵/۵ درجه به سمت جنوب شيب دارند و قرنيز هفتم در زمين در حدود ۴٫۵ متر آويزان است.

سطوح دروني و بيروني برج استوانه اي با مرمر پوشانده شده است اما فضاي بين اين پوشش با خرده سنگ و گل و آهك كه در ميان آنها خلل و خرج بسياري ديده مي شود، پر شده است. يك پلكان مارپيچي، انحناء يافته در اين دواير وجود دارد.
زمين زير برج از سه لايه متمايز تشكيل شده است. لايه A در حدود ۱۰ متر ضخامت دارد و عمدتاً از رسوبات نرم شني دهانه رودها و گل و لاي رسي كه از حالات جزر و مدي به جا مانده اند، تشكيل شده است. بر اساس گونه هاي نمونه برداري شده و آزمايشهاي مخروط به نظر مي رسد.
جنس مواد جنوب برج نسبت به شمال برج كه تراكم بيشتري دارد بيشتر از جنس رس باشد.
لايه B خاك رس نرم و حساسي است كه به طور طبيعي با خاك رس دريايي آميخته شده است. خاك رسي كه با نام پانكون شناخته مي شود و حدوداً تا عمق ۴۰ متري گسترش يافته است.
اين مواد بسيار حساس هستند و اگر دچار آشفتگي شوند استحكام خود را از دست مي دهند. لايه C، شن متراكم است كه تا عمق قابل توجهي گسترش يافته است. سفره آب در گستره لايه A بين ۱ تا ۲ متر زير سطح زمين قرار دارد.
سطح روي خاك رس پانكون كه در زير برج به شكل مقعر شده است نشان مي دهد كه ميانگين نشست بين ۲٫۵ و ۳ متر است. كه دليل معتبري است كه نشان مي دهد چقدر زمين زير برج نرم است.
تاريخچه برج :
كار بر روي برج در تاريخ ۹ آگوست سال ۱۱۷۳ آغاز شد. تا سال ۱۱۷۸ كار ساخت تا حدود یک چهارم كل كار تا طبقه چهارم پيش رفته بود كه كار متوقف شد دليل توقف كار مشخص نشد، اما مي بايست بيش از اين ادامه مي يافت و توانايي تحمل برج بر روي خاك رس پانكون مورد آزمايشي قرار مي گرفت. كار دوباره در سال ۱۲۷۲ زمانيكه استحكام خاك رس به واسطه تحكيم رس زير وزن برج افزايش يافته بود. در حدود سال ۱۲۷۸ هنگامي كار ساخت به هفتمين قرنيز رسيد شايد به دليل فعاليت ارتشي دوباره كار متوقف شد. جاي هيچ شكلي وجود نداشت كه كار بايد ادامه مي يافت، سرانجام برج سقوط مي كرد. در سال ۱۳۶۰ كار بر روي اتاقك زنگ آغاز شد و در سال ۱۳۷۰ تقريباً ۲۰۰ سال بعد از شروع كار كامل شد.
محور برج مستقيم نيست و اين نشان دهنده اين است كه فراموسون براي تغيير شيب از ساختار اوليه بايد اصلاح شوند.
هندسه برج بازسازي انحراف برج بكار گرفته مي شد. در ابتدا در سال ۱۲۷۲ وقتي كه كار بازسازي برج دوبار آغاز شد برج كمي به سمت شمال به مقدار قابل ملاحظه اي در حدود ۰٫۶ درجه انحراف پيدا كرد هنگامي كه كار بازسازي ادامه پيدا كرد، بعد از آن برج آهنگ فزاينده اي بدست جنوب منحرف شد. در سال ۱۲۷۸ هنگامي كه بازسازي به قرنيز هفتم رسيد، برج در حدود ۰٫۶ درجه كج شد. در طول ۹۰ سال وقفه، انحراف در حدود ۱٫۶ درجه افزايش يافت. بعد از تكميل اتاق ناقوس تقريباً در سال ۱۳۷۰، انحراف برج به طور شگرفي افزايش يافت. در سال ۱۸۱۴ سنجش شاغول توسط ۲ مهندس انگليسي به نامهاي كرسي و تايلور ساخته شد و آنها انحراف برج را به ۵% رساندند. اندازه گيري هاي بيشتر توسط مهندس فرانسوي در سال ۱۸۵۹ نشان داد كه خاكبرداري از (كاتينو) توسط گراردسكا در سال ۱۸۳۸ باعث افزايش قابل ملاحظه اي در انحراف برج در حدود درجه شد.