Med mer än sex miljoner kilometer motorvägar och 240 000 kilometer järnvägar som slingrar sig genom USA har livet ovan jord blivit alltmer överbelastat. Tunnlar erbjuder en del av det sista tillgängliga utrymmet för bilar och tåg, vatten och avlopp, till och med kraft- och kommunikationsledningar. I dag är det säkert att borra sig igenom berg och gräva sig ner under hav – men det har inte alltid varit så här. Faktum är att det tog ingenjörer tusentals år att finslipa konsten att gräva tunnlar.
Antika romerska akvedukt
Romerska ingenjörer skapade det mest omfattande nätverket av tunnlar i den antika världen. De byggde sluttande konstruktioner, så kallade akvedukter, för att transportera vatten från bergskällor till städer och byar. De snidade ut underjordiska kamrar och byggde eleganta valvkonstruktioner, inte bara för att leda in färskvatten till staden, utan också för att leda ut avloppsvatten.
Worsley Underground
Kanaltunnel
Om det inte fanns några vägar eller järnvägar för att transportera råvaror från landsbygden till staden blev vattenvägar det bästa sättet att transportera gods över stora avstånd.
Hollandstunneln
Under 1800- och 1900-talen ledde utvecklingen av järnvägstransporter och transporter med motorfordon till större, bättre och längre tunnlar.
Tunnelborrmaskin
Med den senaste tekniken för tunnelbyggnation kan ingenjörer borra sig genom berg, under floder och under livliga städer. Innan en tunnel grävs ut undersöker ingenjörerna markförhållandena genom att analysera jord- och bergprover och borra provhål.
Det finns tre steg för att en tunnel ska lyckas.
I dag vet ingenjörer att det finns tre grundläggande steg för att bygga en stabil tunnel. Det första steget är utgrävning: ingenjörer gräver genom jorden med ett tillförlitligt verktyg eller en tillförlitlig teknik. Det andra steget är stöd: ingenjörerna måste stödja eventuell instabil mark runt omkring dem medan de gräver. Det sista steget är utklädning: ingenjörerna lägger till de sista detaljerna, som vägbanan och belysningen, när tunneln är strukturellt stabil.
Baserat på miljön kan tunnlar delas in i tre huvudtyper:
Sektion av Brunels
tunnelsköld
är vanligtvis grunda och används ofta som tunnelbanor, vattenförsörjningssystem och avlopp. Eftersom marken är mjuk måste en stödkonstruktion, en så kallad tunnelsköld, användas vid tunnelns huvud för att förhindra att den kollapsar.
Kolla in de krafter som verkar på tunnlar med mjuk mark!
Hoosac Tunnel interior
kräver lite eller inget extra stöd under konstruktionen och används ofta som järnvägar eller vägar genom berg. För flera år sedan var ingenjörer tvungna att spränga sig igenom berg med dynamit. I dag förlitar de sig på enorma bergsätande apparater som kallas tunnelborrmaskiner.
Kolla in de krafter som verkar på bergtunnlar!
Tunnelsegment,
Boston Harbor
är särskilt knepiga att bygga, eftersom vattnet måste hållas tillbaka medan tunneln byggs. Tidiga ingenjörer använde sig av tryckfyllda grävkammare för att förhindra att vatten forsar in i tunnlarna. I dag kan prefabricerade tunnelsegment flyta på plats, sjunka ner och fästas vid andra sektioner.
Kontrollera vilka krafter som verkar på undervattenstunnlar!
Nu när du vet mer om tunnlars historia kan du försöka gräva din egen tunnel i tunnelutmaningen!