BUILDING BIG: Tunnel Basics

米国では、600万キロメートル以上の高速道路と24万キロメートルの鉄道が蛇行しており、地上の生活はますます混雑しています。 トンネルは、自動車や列車、上下水道、さらには電力や通信線に至るまで、最後の空きスペースを提供しているのです。 現在では、山も海も安全に通ることができる。

古代ローマの水道橋

車や列車ができる前、トンネルは水だけを運んでいました。
古代ローマの技術者たちは、古代世界で最も広範なトンネル網を作り上げ、山の湧き水から都市や村に水を運ぶために、水道橋と呼ばれる傾斜した構造物を建設した。 彼らは地下室を彫り、優雅なアーチ構造を作り、新鮮な水を都市に運ぶだけでなく、廃水を運び出すこともしたのである。

Worsley Underground
Canal Tunnel

17世紀には、運河のためのトンネルが建設されていた。
田舎から都市に原料を運ぶ道路や鉄道がなく、水の高速道路は長距離の貨物輸送に最も適した方法であった。

Holland Tunnel

鉄道と自動車の発達により、トンネル建設は飛躍的に拡大した。
19世紀から20世紀にかけて、鉄道と自動車輸送の発展によりトンネルは大きく、良く、そして長くなることになった。

Tunnel boring machine

今日では、山や海でさえも邪魔にならない。
最新のトンネル建設技術で、エンジニアは山を通り、川の下、にぎやかな都市の下を掘ることができるようになったのだ。 トンネルを掘る前に、エンジニアは土壌や岩石のサンプルを分析し、テストホールを掘ることによって地盤の状態を調査します。

トンネルの成功には3つのステップがある
今日、エンジニアは安定したトンネルを作るには3つの基本ステップがあることを知っています。 最初のステップは掘削です。エンジニアは信頼できるツールや技術で大地を掘り進みます。 2つ目は「支保工」。周囲の不安定な地盤を支えながら掘る。 トンネルが構造的に安定した状態になったら、車道や照明などの最後の仕上げを行います。

トンネルの種類は大きく3つに分けられる。

ブルネルのトンネルシールド

ソフトグラウンドトンネル…
は通常浅くて地下鉄、給水システム、下水としてよく使用される。 地盤が軟らかいため、トンネルが崩れないようにトンネルシールドと呼ばれる支持構造物をトンネルの頭部に使用する必要がある。
軟弱地盤のトンネルに作用する力をチェック!

Hoosac Tunnel interior

Rock Tunnels…は建設中にほとんど余分のサポートを必要とせず、鉄道や山を通る道路としてよく使用されるものである。 一昔前までは、技術者はダイナマイトで山を爆破することを余儀なくされました。 現在では、トンネル掘削機と呼ばれる巨大な岩を噛み砕く仕掛けに頼っている。
岩盤を掘るトンネルに働く力を調べてみよう。

トンネルセグメント、
ボストンハーバー

海底トンネルは…
トンネル建設中に水をせき止める必要があるので特に厄介なのだそうです。 初期の技術者たちは、水がトンネル内に噴出するのを防ぐために、加圧された掘削室を使っていました。 現在では、プレハブのトンネルセグメントを所定の位置に浮かせ、沈め、他のセクションに取り付けることができます。
水中トンネルに作用する力を調べてみましょう。

トンネルの歴史についてもっと知ったところで、トンネル・チャレンジで自分のトンネルを掘ってみてください。

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