Con più di sei milioni di chilometri di autostrade e 240.000 chilometri di ferrovie che serpeggiano negli Stati Uniti, la vita in superficie è diventata sempre più congestionata. I tunnel forniscono alcuni degli ultimi spazi disponibili per auto e treni, acqua e fognature, persino linee elettriche e di comunicazione. Oggi è sicuro scavare attraverso le montagne e scavare sotto gli oceani, ma non è sempre stato così. Infatti, ci sono voluti migliaia di anni agli ingegneri per perfezionare l’arte di scavare gallerie.
Antico acquedotto romano
Gli ingegneri romani crearono la più estesa rete di gallerie del mondo antico. Costruirono strutture in pendenza, chiamate acquedotti, per portare l’acqua dalle sorgenti di montagna alle città e ai villaggi. Scavarono camere sotterranee e costruirono eleganti strutture ad arco non solo per portare l’acqua dolce in città, ma anche per portare le acque reflue fuori.
Worsley Underground
Canal Tunnel
Senza strade o ferrovie per trasportare le materie prime dalla campagna alla città, le autostrade acquatiche diventarono il modo migliore per trasportare merci su grandi distanze.
Tunnel dell’Olanda
Durante il XIX e XX secolo, lo sviluppo del trasporto ferroviario e automobilistico portò a tunnel più grandi, migliori e più lunghi.
Tunnel boring machine
Con l’ultima tecnologia di costruzione di tunnel, gli ingegneri possono scavare attraverso le montagne, sotto i fiumi e sotto le città vivaci. Prima di scavare un tunnel, gli ingegneri studiano le condizioni del terreno analizzando campioni di suolo e roccia e praticando fori di prova.
Ci sono tre passi per il successo di un tunnel.
Oggi gli ingegneri sanno che ci sono tre passi fondamentali per costruire un tunnel stabile. Il primo passo è lo scavo: gli ingegneri scavano attraverso la terra con uno strumento o una tecnica affidabile. Il secondo passo è il supporto: gli ingegneri devono sostenere qualsiasi terreno instabile intorno a loro mentre scavano. La fase finale è il rivestimento: gli ingegneri aggiungono gli ultimi ritocchi, come la carreggiata e le luci, quando il tunnel è strutturalmente solido.
In base all’impostazione, i tunnel possono essere divisi in tre tipi principali:
Sezione dello scudo del tunnel di Brunel
sono tipicamente poco profondi e sono spesso usati come metropolitane, sistemi di approvvigionamento idrico e fogne. Poiché il terreno è morbido, una struttura di supporto, chiamata scudo per tunnel, deve essere usata alla testa del tunnel per evitare che crolli.
Guarda le forze che agiscono sulle gallerie in terreno morbido!
Interno del tunnel Hoosac
richiedono poco o nessun supporto extra durante la costruzione e sono spesso usati come ferrovie o strade attraverso le montagne. Anni fa, gli ingegneri erano costretti a far saltare le montagne con la dinamite. Oggi si affidano a enormi aggeggi per mordere la roccia chiamati macchine per scavare tunnel.
Guarda le forze che agiscono sui tunnel di roccia!
Segmento di tunnel,
Porto di Boston
sono particolarmente difficili da costruire, perché l’acqua deve essere trattenuta mentre il tunnel viene costruito. I primi ingegneri usavano camere di scavo pressurizzate per evitare che l’acqua sgorgasse nei tunnel. Oggi, i segmenti di tunnel prefabbricati possono essere fatti galleggiare in posizione, affondati e attaccati ad altre sezioni.
Guarda le forze che agiscono sui tunnel sottomarini!
Ora che ne sai di più sulla storia dei tunnel, prova a scavare il tuo nella sfida dei tunnel!