Przy ponad sześciu milionach kilometrów autostrad i 240 000 kilometrów linii kolejowych wijących się przez Stany Zjednoczone, życie nad ziemią staje się coraz bardziej zatłoczone. Tunele zapewniają jedne z ostatnich wolnych przestrzeni dla samochodów i pociągów, wody i ścieków, a nawet linii energetycznych i komunikacyjnych. Dziś można bezpiecznie drążyć tunele przez góry i zagłębiać się w oceany, ale nie zawsze tak było. W rzeczywistości inżynierowie potrzebowali tysięcy lat, aby udoskonalić sztukę kopania tuneli.
Starożytny rzymski akwedukt
Rzymscy inżynierowie stworzyli najbardziej rozległą sieć tuneli w starożytnym świecie. Zbudowali pochyłe konstrukcje, zwane akweduktami, do przenoszenia wody z górskich źródeł do miast i wiosek. Rzeźbili podziemne komory i budowali eleganckie konstrukcje łukowe nie tylko do przenoszenia słodkiej wody do miasta, ale także do odprowadzania ścieków.
Worsley Underground
Tunel pod kanałem
Bez dróg i kolei do transportu surowców z kraju do miasta, wodne autostrady stały się najlepszym sposobem na przewożenie towarów na duże odległości.
Holland Tunnel
W XIX i XX wieku rozwój transportu kolejowego i samochodowego doprowadził do powstania większych, lepszych i dłuższych tuneli.
Tunnel boring machine
Dzięki najnowszej technologii budowy tuneli inżynierowie mogą drążyć je przez góry, pod rzekami i pod tętniącymi życiem miastami. Przed wydrążeniem tunelu inżynierowie badają warunki gruntowe, analizując próbki gleby i skał oraz wiercąc otwory testowe.
Są trzy kroki do sukcesu tunelu.
Dzisiaj inżynierowie wiedzą, że istnieją trzy podstawowe kroki do zbudowania stabilnego tunelu. Pierwszym krokiem jest wykop: inżynierowie przekopują się przez ziemię za pomocą niezawodnego narzędzia lub techniki. Drugim krokiem jest podpora: podczas kopania inżynierowie muszą podeprzeć niestabilny grunt wokół siebie. Ostatnim etapem jest wyłożenie: inżynierowie dodają ostatnie elementy, takie jak jezdnia i światła, gdy tunel jest już strukturalnie zdrowy.
W zależności od lokalizacji, tunele można podzielić na trzy główne typy:
Sekcja tarczy tunelu Brunela
są zazwyczaj płytkie i często wykorzystywane jako metro, systemy zaopatrzenia w wodę i kanalizacja. Ponieważ grunt jest miękki, w głowicy tunelu musi być zastosowana konstrukcja wsporcza, zwana osłoną tunelu, aby zapobiec jego zawaleniu.
Sprawdź, jakie siły działają na tunele z miękkim gruntem!
Wnętrze tunelu Hoosac
wymagają niewielkiego lub żadnego dodatkowego wsparcia podczas budowy i są często wykorzystywane jako linie kolejowe lub drogi przez góry. Lata temu inżynierowie byli zmuszeni do przebijania się przez góry za pomocą dynamitu. Dziś polegają na ogromnych, przeżuwających skały urządzeniach zwanych maszynami do drążenia tuneli.
Sprawdź, jakie siły działają na tunele skalne!
Segment tunelu,
Boston Harbor
są szczególnie trudne do zbudowania, ponieważ woda musi być zatrzymywana podczas budowy tunelu. Pierwsi inżynierowie używali komór wykopowych pod ciśnieniem, aby zapobiec tryskaniu wody do tuneli. Obecnie prefabrykowane segmenty tunelu mogą być unoszone na wodzie, zatapiane i łączone z innymi segmentami.
Sprawdź, jakie siły działają na podwodne tunele!
Teraz, gdy wiesz już więcej o historii tuneli, spróbuj wykopać swój własny w Wyzwaniu Tunelowym!