トンネルの仕組み

最も基本的なトンネルは、土や石をくり抜いた管です。しかし、トンネルの建設は、土木工学の分野で最も複雑な課題の 1 つです。多くのトンネルは技術の傑作とみなされ、政府はトンネル技術者を英雄として讃えてきました。もちろん、一部のトンネルプロジェクトが大きな挫折に遭遇していないというわけではない。マサチューセッツ州ボストンの中央動脈・トンネルプロジェクト（「大掘削」）は、巨額のコスト超過、汚職疑惑、そして死者を出した天井の一部崩壊に悩まされていた。しかし、これらの課題があっても、エンジニアたちは、ニューヨークとロンドンを結ぶ大西洋横断トンネルの建設など、さらに大きく大胆なアイデアを夢見ることを止めませんでした。

この記事では、鉄道、道路、公共事業、電気通信にとってトンネルが魅力的なソリューションとなる理由を探っていきます。トンネルの特徴を確認し、トンネルがどのように建設されるかを検討します。また、トンネル建設に伴う機会と課題を理解するために、「大掘削」についても詳しく見ていきます。最後に、トンネルの将来について見てみましょう。

トンネル イメージ ギャラリー

トンネルの基本
トンネルは地下にある水平な通路です。浸食や他の自然の力によってトンネルが形成されることもありますが、この記事では人工のトンネル、つまり掘削の過程で作られたトンネルについて説明します。トンネルを掘削するには、手作業、爆薬、急速加熱冷却、トンネル掘削機械、またはこれらの方法の組み合わせなど、さまざまな方法があります。

一部の構造物では、トンネル掘削と同様の掘削が必要ですが、実際にはトンネルではありません。たとえば、シャフトは多くの場合、手で掘られるか、ボーリング装置を使用して掘られます。ただし、トンネルとは異なり、立坑は垂直で短いです。多くの場合、立坑は、岩石や土壌を分析するためのトンネル プロジェクトの一部として、またはトンネルを掘削できる見出しや場所を提供するためにトンネル建設の一環として建設されます。

以下の図は、典型的な山岳トンネルにおけるこれらの地下構造物の関係を示しています。トンネルの開口部はポータルです。トンネルの「屋根」、つまりチューブの上半分はクラウンです。下半分は反転です。トンネルの基本的な形状は連続アーチです。トンネルはあらゆる方向からの多大な圧力に耐えなければならないため、アーチは理想的な形状です。トンネルの場合、アーチは単純に一周するだけです。

トンネル技術者は、橋梁技術者と同様に、静力学として知られる物理学の分野に関心を持つ必要があります。静力学は、次の力がどのように相互作用してトンネルや橋などの構造物に平衡をもたらすかを説明します。

• 張力: 素材を拡張または引っ張る
• 圧縮: 素材を短縮または圧縮します。
• せん断: 材料の一部が互いに反対方向に滑ります。
• ねじり: 材料をねじります。

トンネルは、石材、鋼鉄、鉄、コンクリートなどの強力な材料でこれらの力に対抗する必要があります。

静的な状態を保つためには、トンネルにかかる負荷に耐えることができなければなりません。死荷重は構造物自体の重量を指しますが、活荷重はトンネル内を移動する車両や人の重量を指します。

次に、トンネルの基本的なタイプを見ていきます。

トンネルの種類

トンネルには、鉱山、公共事業、輸送という 3 つの大きなカテゴリがあります。それぞれのタイプについて簡単に見てみましょう。

鉱山トンネルは鉱石の採掘中に使用され、労働者や設備が地球の奥深くにある鉱物や金属の鉱床にアクセスできるようにします。これらのトンネルは、他のタイプのトンネルと同様の技術を使用して作られていますが、建設コストは低くなります。ただし、鉱山のトンネルは、永続的な占有を目的として設計されたトンネルほど安全ではありません。

写真提供：National Photo Company Collection/ Library of Congress Prints and Photographs Division 1900 年代初頭、鉱山のトンネル内で車の後部に立つ炭鉱労働者。トンネルの側面が木材で支えられていることに注目してください。

公共工事のトンネルは、水道、下水、ガスの管を長距離にわたって運びます。初期のトンネルは、人口密集地域への水を輸送したり、人口密集地域から下水を輸送したりするために使用されました。ローマの技術者は、山の泉から都市や村まで水を運ぶために、広範囲にわたるトンネル網を使用しました。これらのトンネルは水道システムの一部であり、地下室と一連のアーチで支えられた傾斜した橋のような構造物でも構成されていました。西暦 97 年までに、9 つの水道橋が 1 日あたり約 8,500 万ガロンの水を山の泉からローマ市まで運びました。

写真提供：エリックおよびイーディス・マットソン写真コレクション/米国議会図書館印刷写真部門 ソロモンの池から伸びるローマの水道橋 エルサレムへ

電車や自動車が登場する前には、運河などの交通トンネル、つまり旅行、輸送、灌漑に使用される人工の水路がありました。今日の鉄道や道路と同じように、運河は通常地上を走りましたが、多くは山などの障害物を効率的に通過するためにトンネルを必要としました。運河の建設は、世界最古のトンネルのいくつかに影響を与えました。

イングランドのランカシャー郡とマンチェスターにある地下運河は、1700 年代半ばから後半にかけて建設され、地下運河を収容するための数マイルにわたるトンネルが含まれています。アメリカ最初のトンネルの 1 つは、チェサピーク・オハイオ運河の一部として 1836 年から 1850 年にかけてウェストバージニア州に建設されたポーポー トンネルです。この運河はもうポーポー川を通っていませんが、長さは 3,118 フィートあり、依然として米国で最も長い運河トンネルの 1 つです。

写真提供： Kmf164 / Creation Commons 表示 類似ライセンス マンハッタンからニュージャージーまでホーランド・トンネルを通過する

20 世紀までに、鉄道や自動車が主要な交通手段として運河に取って代わり、より大きく長いトンネルの建設につながりました。 1927 年に完成したホーランド トンネルは、最初の道路トンネルの 1 つであり、現在でも世界最大のエンジニアリング プロジェクトの 1 つです。建設を監督した技術者にちなんで名付けられたこのトンネルは、毎日 10 万台近くの車両がニューヨーク市とニュージャージー州の間を行き来します。

トンネルの建設には多くの計画が必要です。次のセクションでその理由を見ていきます。

トンネル計画

ほとんどすべてのトンネルは、特定の課題や問題に対する解決策です。多くの場合、その課題は、道路や鉄道が回避しなければならない障害物です。それらは、水域、山、またはその他の輸送ルートである可能性があります。新しい建設に利用できる空き地がほとんどない都市であっても、エンジニアが回避するためにトンネルを掘らなければならない障害となる場合があります。

写真提供：日本鉄道公社 青函トンネルの建設には、海底の柔らかい岩石による課題を克服するための 24 年間の闘いが必要でした。

ホーランド トンネルの場合、ハドソン川を渡って 1 日あたり 20,000 台以上の車両を輸送するのに負担がかかる時代遅れのフェリー システムが課題でした。ニューヨーク市当局にとって、解決策は明白だった。川の下に自動車用トンネルを建設し、通勤者がニュージャージー州から市内まで自分で運転できるようにするのだ。トンネルはすぐに影響を及ぼしました。オープン初日だけで 51,694 台の車両が通過し、平均所要時間はわずか 8 分でした。

場合によっては、トンネルは他の構造物よりも安全なソリューションを提供します。日本の青函トンネルは、津軽海峡を渡るフェリーがしばしば危険な海域や気象条件に遭遇するために建設されました。 1954 年に台風によりフェリー 5 隻が沈没した後、日本政府はさまざまな解決策を検討しました。彼らは、過酷な条件に耐えられるほど安全な橋は建設が難しすぎると判断しました。最後に、彼らは海面下約800フィートを走る鉄道トンネルを提案した。 10年後、工事が始まり、1988年に青函トンネルが正式に開通した。

トンネルの建設方法は、トンネルが通過する必要がある材料に大きく依存します。たとえば、柔らかい地盤をトンネルで掘削するには、頁岩、チョーク、砂岩などの硬い岩や柔らかい岩をトンネルで掘るのとはまったく異なる技術が必要です。あらゆる環境の中で最も困難な水中のトンネル掘削には、地上での実施が不可能または非現実的である独自のアプローチが必要です。

そのため、トンネル プロジェクトを成功させるには計画が非常に重要です。エンジニアは徹底的な地質分析を実施して、トンネルを掘削する物質の種類を決定し、さまざまな場所の相対的なリスクを評価します。彼らは多くの要素を考慮しますが、最も重要なものには次のものがあります。

• 土壌と岩の種類
• 断層やせん断帯を含む弱い層と帯
• 地下水（流れのパターンと圧力を含む）
• 熱、ガス、断層などの特別な危険

多くの場合、1 つのトンネルが複数の種類の物質を通過したり、複数の危険に遭遇したりすることがあります。適切な計画を立てれば、エンジニアは最初からこれらの変動に備えて計画を立てることができ、プロジェクトの途中で予期せぬ遅延が発生する可能性が低くなります。

エンジニアがトンネルが通過する材料を分析し、全体的な掘削計画を作成したら、建設を開始できます。トンネル技術者の用語では、トンネルの建設を「運転」といいますが、通路を前進させるのは、発破、ボーリング、手作業での掘削が必要な、長くて退屈なプロセスです。

次のセクションでは、作業員が軟弱な地盤や硬い岩盤にトンネルを掘る様子を見ていきます。

トンネル建設: 軟弱地盤と硬岩

作業員は通常、トンネルを前進させるために 2 つの基本的なテクニックを使用します。全面工法では、トンネル全径を同時に掘削します。強固な地盤を通過するトンネルや小規模なトンネルの建設に最適です。次の図に示す 2 番目の手法は、トップヘディング アンド ベンチ法です。この技術では、作業員はヘッディングと呼ばれる小さなトンネルを掘ります。上部見出しが岩の中にある程度進入すると、作業員は上部見出しの床のすぐ下から掘削を開始します。これはベンチです。トップヘディングアンドベンチ法の利点の 1 つは、エンジニアがプロジェクトを進める前にヘディング トンネルを使用して岩石の安定性を測定できることです。

この図は、両側からトンネリングが発生していることを示していることに注意してください。山や水中を通るトンネルは、通常、通路の 2 つの反対側の端、つまり面から作業されます。長いトンネルでは、立坑を間隔をあけて掘削し、2 点以上から掘削する場合があります。

次に、軟弱地盤、硬岩、軟岩、水中という 4 つの主要な環境のそれぞれでトンネルがどのように掘削されるかをより具体的に見てみましょう。

軟弱地盤（土）
労働者は、粘土、シルト、砂、砂利、または泥を介して軟弱地盤のトンネルを掘ります。このタイプのトンネルでは、立ち上がり時間(掘削時点で地面が安全に自立する時間) が最も重要です。柔らかい地盤をトンネルで掘削する場合、立ち上がり時間は一般に短いため、陥没の脅威が常にあります。これを防ぐために、エンジニアはシールドと呼ばれる特別な装置を使用します。シールドは、文字通り柔らかい土壌に押し込まれた鉄または鋼のシリンダーです。作業員が瓦礫を取り除き、鋳鉄またはプレキャストコンクリートで作られた恒久的な内張りを設置している間、完全に丸い穴を彫り、周囲の土を支えます。作業員がセクションを完了すると、ジャッキがシールドを前方に押し、同じプロセスを繰り返します。

フランスの技術者であるマーク・イザムバール・ブルネルは、1825 年にイギリスのロンドンにあるテムズ トンネルを掘削するために最初のトンネル シールドを発明しました。ブルネルの盾は 12 個の連結されたフレームで構成され、上部と側面はステーブと呼ばれる重い板で保護されていました。彼は各フレームを 3 つの作業スペース、つまりセルに分割し、採掘者が安全に作業できるようにしました。短い木材の壁、つまりブレスティングボードが各セルをトンネルの面から分離していました。採掘師はブレスティングボードを取り外し、3、4インチの粘土を削り出し、ボードを交換します。すべての独房のすべての掘削機が 1 つのセクションでこのプロセスを完了すると、強力なスクリュー ジャッキがシールドを前方に押し出しました。

1874 年、ピーター M. バーロウとジェームス ヘンリー グレートヘッドは、鋳鉄セグメントで裏打ちされた円形のシールドを構築することにより、ブルネルの設計を改良しました。彼らはまず、新しく設計されたシールドを使用して、テムズ川の下に歩行者通行用の 2 番目のトンネルを掘削しました。その後、1874 年に、このシールドは世界初の地下鉄であるロンドン地下鉄の掘削に使用されました。 Greathead は、トンネル内に圧縮空気の圧力を加えることで、シールドの設計をさらに洗練させました。トンネル内の気圧が外側の水圧を上回った場合、水は外に出なくなりました。すぐに、ニューヨーク、ボストン、ブダペスト、パリの技術者がグレートヘッド シールドを採用して独自の地下鉄を建設しました。

ハードロック
硬い岩石をトンネルで掘るには、ほとんどの場合、発破が必要です。作業員はジャンボと呼ばれる足場を使用して、爆発物を迅速かつ安全に設置します。ジャンボはトンネルの切羽まで移動し、ジャンボに取り付けられたドリルが岩にいくつかの穴を開けます。穴の深さは岩の種類によって異なりますが、一般的な穴の深さは約 10 フィート、直径はわずか数インチです。次に、作業員が穴に爆発物を詰め込み、トンネルから避難し、爆薬を爆発させます。爆発中に発生した有害な煙を掃除機で吸い出した後、作業員が中に入り、カートを使用してズリとして知られる破片の搬出を開始します。その後、岩の間をゆっくりとトンネルを進むというプロセスを繰り返します。

着火は発破の代替手段です。この技術では、トンネル壁を火で加熱し、その後水で冷却します。急激な温度変化による急激な膨張と収縮により、大きな岩の塊が砕け散ります。ローマ最古の下水トンネルの 1 つであるクロアカ マキシマは、この技術を使用して建設されました。

固体の非常に硬い岩石の立ち上がり時間は数世紀に及ぶ場合があります。この環境では、トンネルの屋根と壁に対する追加のサポートは必要ない場合があります。ただし、ほとんどのトンネルは、割れ目や割れた岩のポケットを含む岩盤を通過するため、技術者はボルト、吹き付けコンクリート、または鋼製梁のリングの形で追加のサポートを追加する必要があります。ほとんどの場合、恒久的なコンクリートの内張りが追加されます。

次に、柔らかい岩石の中をトンネルで走行する場合と、水中を走行する場合について見ていきます。

トンネル建設: 軟岩と水中

写真提供： デンバー市および郡 ディスクカッターを示すTBMボーリングヘッド

軟岩のトンネル掘削と地下トンネル掘削では、異なるアプローチが必要です。頁岩や石灰岩などの柔らかく硬い岩石での発破は制御が困難です。代わりに、エンジニアはトンネルボーリングマシン (TBM)またはモグラを使用してトンネルを作成します。 TBM は、一端に円形のプレートを備えた巨大な数百万ドルの機器です。円形のプレートは、ノミ状の刃、鋼製ディスク、またはその 2 つの組み合わせであるディスク カッターで覆われています。円形プレートがゆっくりと回転すると、ディスクカッターが岩を切り込み、岩がカッティングヘッドの空間を通ってコンベアシステムに落ちます。コンベア システムは泥を機械の後部まで運びます。 TBM の背骨に取り付けられた油圧シリンダーが、TBM を一度に数フィートずつ前進させます。

TBM はトンネルを掘るだけではなく、サポートも提供します。機械が掘削すると、カッターのすぐ後ろにある 2 つのドリルが岩に穴を開けます。次に、作業員がグラウトを穴にポンプで注入し、恒久的なライニングが設置されるまでボルトを取り付けてすべてを所定の位置に保持します。 TBM は、トンネル覆工の一部を所定の位置に持ち上げる巨大なエレクター アームによってこれを実現します。

写真提供：エネルギー省 米国エネルギー省のターミナル貯蔵施設であるユッカマウンテン貯蔵所の建設に使用されたTBM

水中
川、湾、その他の水域の底に建設されるトンネルでは、カットアンドカバー工法が使用されます。この工法では、チューブを溝に浸し、チューブを所定の位置に保つために材料で覆います。

建設は川底や海底に溝を掘削することから始まります。鋼鉄またはコンクリートで作られ、水が入らないように密閉された長いプレハブ管部分が現場に浮かべられ、準備された溝に沈められます。次に、ダイバーがセクションを接続し、シールを取り外します。余分な水はポンプで排出され、トンネル全体が埋め戻しで覆われます。

写真提供：スティーブン・ドーソン/クリエイティブ・コモンズ表示・類似ライセンス ケント州フォークストン近くのチェリトンにある英仏海峡トンネルの英国側終点

英国とフランスを結ぶトンネル — 英仏海峡トンネル、ユーロ トンネル、またはチャネルとして知られる — は、英国海峡の下を 52 マイルの柔らかい白亜質の土の中を通っています。このトンネルは世界最長のトンネルの 1 つですが、最先端の TBM のおかげで掘削にはわずか 3 年しかかかりませんでした。これらの巨大な機械のうち 11 台が海峡の下にある海底を噛み砕きました。なぜそんなにたくさんあるのでしょうか？なぜなら、トンネルは実際には 3 本の平行なチューブで構成されており、2 本は列車を輸送し、1 本はサービス トンネルとして機能します。これらの各チューブを掘ったトンネルの両端に 2 つの TBM が配置されました。本質的には、英国の 3 台の TBM がフランスの 3 台の TBM と競い合い、どちらが先に中央に到達するかを競ったのです。残りの 5 基の TBM は内陸で作業し、ポータルとそれぞれの海岸の間にあるトンネルの部分を作成しました。

写真提供：エリック＆エディス・マットソン写真集/ アメリカ議会図書館版画・写真部門 ホーランドトンネル換気塔内

トンネルが短い場合を除き、安全な作業条件を提供し、トンネルの稼働後に乗客の安全を確保するには、環境の制御が不可欠です。最も重要な懸念事項の 1 つは換気です。この問題は、電車や自動車から発生する排ガスによってさらに大きくなります。クリフォード・ホランドは、自分の名前を冠したトンネルを設計したときに換気の問題に取り組みました。彼の解決策は、主要な交通トンネルの上下に 2 つの層を追加することでした。上層は排気ガスを除去し、下層は新鮮な空気を送り込みます。ハドソン川の両側に 2 つずつ、計 4 つの大きな換気塔があり、空気を出入りさせるファンが設置されています。それぞれ直径 80 フィートの 84 個のファンは、90 秒ごとに空気を完全に入れ替えることができます。

次に「Big Dig」について見ていきます。

大発掘

トンネル建設の一般原則をいくつか見てきましたが、次に、その可能性と問題点の両方で見出しを飾り続けている進行中のトンネル プロジェクトについて考えてみましょう。セントラル・アテリーはボストンのダウンタウン中心部を走る主要幹線道路であり、その名を冠したこのプロジェクトは、アメリカ史上最も複雑で費用のかかるエンジニアリングの偉業の 1 つであると多くの人が考えています。 「Big Dig」は実際には、真新しい橋やいくつかのトンネルを含む、複数の異なるプロジェクトを 1 つにまとめたものです。 1995 年に完成した重要なトンネルの 1 つは、テッド ウィリアムズ トンネルです。ボストン港の下に潜り、州間高速道路 90 号線を南ボストンからローガン空港まで運びます。もう一つの重要なトンネルは、フォート ポイント海峡の下にあります。フォート ポイント海峡は、イギリス人が昔、船舶の料金徴収所として使用していた狭い水域です。

これらの Big Dig トンネルの建設に使用された技術のいくつかを検討する前に、そもそもなぜボストン当局がこのような大規模な土木工学プロジェクトに着手することを決めたのかを見てみましょう。最大の問題は市内の悪夢のような渋滞だった。いくつかの研究によると、2010年までにボストンのラッシュアワーは1日ほぼ16時間続き、商業と住民の生活の質の両方に悲惨な結果をもたらす可能性がある。明らかに、交通渋滞を緩和し、通勤者が市内を移動しやすくするために何かを行う必要がありました。 1990 年、議会はこの大規模な高速道路改善プロジェクトに 7 億 5,500 万ドルを割り当て、1 年後、連邦道路局はその推進を承認しました。

写真提供：マサチューセッツ州ターンパイク庁 テッド・ウィリアムズ・トンネル

Big Dig は 1991 年にテッド ウィリアムズ トンネルの建設から始まりました。この水中トンネルは、世界中のさまざまなトンネルで使用されている実証済みのトンネル技術を利用しました。ボストン港はかなり深いため、技術者はカットアンドカバー工法を使用しました。直径40フィート、長さ300フィートの鋼管は、労働者がボルチモアで製造した後、ボストンまで牽引された。そこで作業員は、各チューブを道路用のサポート、空気処理通路とユーティリティ用の囲い、完全なライニングで仕上げました。他の労働者は港の床に溝を浚渫した。次に、チューブを現場まで浮かべ、水を満たして溝に下ろしました。アンカーが設置されると、ポンプで水を除去し、作業員がチューブを隣接するセクションに接続しました。

テッド ウィリアムズ トンネルは 1995 年に正式に開通し、計画された予算内で予定どおりに完了した大掘削の数少ない側面の 1 つです。 2010 年までに、1 日あたり約 98,000 台の車両が輸送されると予想されています。

西に数マイル進むと、州間高速道路 90 号線は、サウスボストンの下を高速道路が通る別のトンネルに入ります。 I-90/I-93 インターチェンジの直前で、トンネルは幅 400 フィートの水域であるフォート ポイント水路に遭遇します。この水域は、大掘削の最大の課題のいくつかを提供しました。サマー・ストリート、コングレス・ストリート、ノーザン・アベニューの橋の下に長い鋼管を浮かせる十分なスペースがなかったため、技術者らはテッド・ウィリアムズ・トンネルで採用したのと同じ鋼管アプローチを使用することができなかった。最終的に、彼らは鋼管の概念を完全に放棄し、米国で初めてこの技術を使用したコンクリートのトンネルセクションを使用することを決定しました。

問題は、作業員が水路内の所定の位置に移動できるようにコンクリート部​​分を製作することでした。この問題を解決するために、作業員たちはまず海峡の南ボストン側に巨大な乾ドックを建設した。鋳造池として知られるこの乾ドックは、長さ 1,000 フィート、幅 300 フィート、深さ 60 フィートで、トンネルを構成する 6 つのコンクリート部​​分を建設するのに十分な大きさでした。 6 つのトンネルセクションのうち最長のものは長さ 414 フィート、最も広いものは幅 174 フィートでした。全員の高さは約27フィートでした。最も重いものは5万トンを超えました。

完成したセクションは、両端が水密にシールされました。その後、作業員がたらいに水を注ぎ、部分を浮上させて水路の底に掘られた溝の上に配置できるようにした。残念なことに、別の課題により、エンジニアはコンクリート部​​分を溝に単純に降ろすことができませんでした。その課題は、溝のすぐ下を走るマサチューセッツ湾交通局の地下鉄レッドライントンネルでした。何も保護しなければ、巨大なコンクリート部​​分の重量で古い地下鉄トンネルが損傷してしまうでしょう。そこで技術者らは、岩盤に埋め込んだ110本の柱を使ってトンネル部分を支えることにした。柱はトンネルの重量を分散し、1 日あたり 1,000 人の乗客を運び続ける地下鉄レッド ラインを保護します。

写真提供：デンバー市および郡 トンネルジャックのプロセス

Big Dig には、他のトンネル技術の革新も含まれています。鉄道操車場と橋の下を通るトンネルの一部について、技術者は、地下パイプを設置するために通常使用される技術であるトンネル推進法を採用しました。トンネル推進では、巨大なコンクリートの箱を土の中に押し込みます。箱の中の土を取り除いた状態で、箱の上下で土を支えます。箱が空になると、油圧ジャッキが箱をコンクリートの壁に押しつけ、箱全体が前方に 5 フィート滑り落ちました。次に、作業員は新しくできた隙間にスペーサーチューブを取り付けました。このプロセスを何度も繰り返すことで、技術者は地表の構造物を乱すことなくトンネルを進めることができました。

現在、大掘削に関連する建設工事は 98% 完了しており、その費用は 140 億ドルをはるかに超えています。しかし、ボストンの通勤者にとっての見返りは投資に値するはずだ。古い高架中央大動脈には 6 車線しかなく、1 日あたり 75,000 台の車両が通行できるように設計されていました。新しい地下高速道路には 8 ～ 10 車線があり、2010 年までに 1 日あたり約 245,000 台の車両が通行できるようになります。その結果、通常の都市部のラッシュアワーが朝夕の数時間続きます。

Big Dig が他のトンネル プロジェクトとどのように比較されるかについては、以下の表を参照してください。

トンネリングの未来
ツールが改良されるにつれて、エンジニアはより長く、より大きなトンネルを建設し続けています。最近、音波が地面を伝わる様子を計算することにより、地球の内部をスキャンする高度なイメージング技術が利用可能になりました。この新しいツールは、トンネルの潜在的な環境の正確なスナップショットを提供し、岩石や土壌の種類、断層や亀裂などの地質異常を示します。

このような技術はトンネル計画の改善を約束しますが、他の進歩により掘削と地上支援が促進されます。次世代のトンネル掘削機は、1 時間あたり 1,600 トンの土砂を切削できるようになります。エンジニアらは、高圧ウォータージェット、レーザー、超音波を利用した他の岩石切断方法も実験している。また、化学技術者は、セメントの代わりに樹脂やその他のポリマーを使用するため、より速く硬化する新しいタイプのコンクリートの開発に取り組んでいます。

新しいテクノロジーや技術により、10 年前ですら不可能に思えたトンネルが突然実行可能に見えます。そのようなトンネルの 1 つは、ニューヨークとロンドンを結ぶ大西洋横断トンネル計画です。長さ 3,100 マイルのトンネルには、時速 5,000 マイルで走行する磁気浮上列車が停車します。推定所要時間は 54 分で、平均的な大西洋横断フライトよりも 7 時間近く短くなります。

トンネルと関連トピックの詳細については、次のページのリンクをご覧ください。

知恵袋ブログ の関連記事

• 橋の仕組み
• 鉄と鋼の仕組み
• 超高層ビルの仕組み
• トンネルの内部はなぜ通常セラミックタイルで覆われているのですか?
• 地球の中心にトンネルを掘ってそこに飛び込んだらどうなるでしょうか?
• なぜ高速道路の他の部分よりも先に橋が凍結するのでしょうか?

その他の素晴らしいリンク

• 大きく建てる
• 発見: エクストリーム エンジニアリング
• マサチューセッツ州ターンパイク管理局: Big Dig
• チェサピーク ベイ ブリッジ – トンネル
• ニューヨークおよびニュージャージー港湾局: ホーランド・トンネル

• 大きく建てる
  http://www.pbs.org/wgbh/buildingbig/
• エクストリームエンジニアリング
  http://dsc.discovery.com/convergence/engineering/archives/archives.html
• ガンダーセン、P. エリック。 「The Handy Physics Answer Book」、Visible Ink Press、ミシガン州、1995 年。
• ルンダス、ピーター。 「スカンジナビアの国境の橋渡し」、サイエンティフィック・アメリカン・プレゼンツ：ザ・トール、ザ・ディープ、ザ・ロング、1999年。
• マコーレー、デヴィッド。 「Building Big: theCompanion to the PBS Series」、Walter Lorraine Books、ニューヨーク、2000 年。
• マサチューセッツ州ターンパイク管理局
  http://www.masspike.com/bigdig/index.html
• パテル、ムクル、マイケル・ライト編。 「今日の物事の仕組み」クラウン パブリッシャーズ、ニューヨーク、2000 年。
• シリー、ボブ。 「Subterranean Giant」、ポピュラーサイエンス、2002 年 6 月。
  http://www.popsci.com/popsci/automotivetech/
  a0703bcc2eb84010vgnvcm1000004eecbccdrcrd.html
• 「トンネルモンスターの作業」ポピュラーサイエンス。
  http://www.popsci.com/popsci/technology/generaltechnology/
  0e1877530caf9010vgnvcm1000004eecbccdrcrd.html
• ヴィザード、フランク。 「The Big Dig」、ポピュラー・サイエンス、2001 年 6 月、53-57 ページ。