Med mere end seks millioner kilometer motorveje og 240.000 kilometer jernbaner, der snor sig gennem USA, er livet over jorden blevet mere og mere overbelastet. Tunneler giver nogle af de sidste ledige pladser til biler og tog, vand og spildevand og endda strøm- og kommunikationsledninger. I dag er det sikkert at bore sig gennem bjerge og grave sig ned under havene – men sådan har det ikke altid været. Faktisk tog det ingeniører tusindvis af år at perfektionere kunsten at grave tunneler.
Ancient Roman aqueduct
Roman engineers created the most extensive network of tunnels in the ancient world. De byggede skrånende strukturer, kaldet akvædukter, for at transportere vand fra bjergkilder til byer og landsbyer. De udhuggede underjordiske kamre og byggede elegante buestrukturer, ikke kun for at føre ferskvand ind i byen, men også for at føre spildevand ud.
Worsley Underground
Kanaltunnel
I mangel af veje eller jernbaner til at transportere råmaterialer fra landet til byen blev vandveje den bedste måde at transportere gods over store afstande på.
Holland-tunnel
I det 19. og 20. århundrede førte udviklingen af jernbane- og motorkøretøjstransport til større, bedre og længere tunneler.
Tunnelboremaskiner
Med den nyeste tunnelbygningsteknologi kan ingeniører bore gennem bjerge, under floder og under travle byer. Før de udskærer en tunnel, undersøger ingeniørerne jordbundsforholdene ved at analysere jord- og stenprøver og bore prøvehuller.
Der er tre trin for at få en tunnel til at lykkes.
I dag ved ingeniører, at der er tre grundlæggende trin for at bygge en stabil tunnel. Det første trin er udgravning: Ingeniører graver sig gennem jorden med et pålideligt værktøj eller en pålidelig teknik. Det andet trin er understøttelse: Ingeniørerne skal understøtte enhver ustabil jord omkring dem, mens de graver. Det sidste trin er foring: Ingeniørerne tilføjer de sidste detaljer, som f.eks. vejbane og lys, når tunnelen er strukturelt forsvarlig.
Baseret på omgivelserne kan tunneler opdeles i tre hovedtyper:
Sektion af Brunels
tunnelskjold
er typisk lavvandede og bruges ofte som undergrundsbaner, vandforsyningssystemer og kloakker. Fordi jorden er blød, skal der anvendes en støttekonstruktion, kaldet et tunnelskjold, ved tunnelens hoved for at forhindre, at den kollapser.
Se de kræfter, der virker på tunneler med blødt underlag!
Hoosac Tunnel interior
kræver kun lidt eller ingen ekstra støtte under konstruktionen og bruges ofte som jernbaner eller vejbaner gennem bjerge. For år tilbage var ingeniører tvunget til at sprænge sig gennem bjerge med dynamit. I dag er de afhængige af enorme klippetyggerier, der kaldes tunnelboremaskiner.
Se de kræfter, der virker på bjergstunneler!
Tunnelsegment,
Boston Harbor
er særligt vanskelige at konstruere, da vandet skal holdes tilbage, mens tunnelen bygges. Tidlige ingeniører brugte udgravningskamre under tryk for at forhindre, at vandet væltede ind i tunnellerne. I dag kan præfabrikerede tunnelsegmenter flyde på plads, sænkes ned og fastgøres til andre sektioner.
Se de kræfter, der virker på undervandstunneler!
Nu, hvor du ved mere om tunnelers historie, kan du prøve at grave din egen tunnel i tunneludfordringen!