為甚麼隧道不會坍塌

隧道在我們的人工環境中很重要 是礦井通道 也是公用設施的輸送通道 還是交通運輸路線 但在不穩定地層中開挖地下隧道 可能引發危險 比如2010年智利礦難 33名礦工被困地下深處兩個多月 嚴死恨重 這聽起來也許理所當然 就像土木工程裏的很多基本原理 但真到地下施工 這一點就必須重點考慮 就像大氣壓是空氣分子靠自身重量 一層層往下壓形成的 地下也存在壓力 你越往地下深處走 這種壓力就越大 就越會把地下的物質壓縮得越來越緊 也越來越密實 在這種材料裏開一條水平通道 也就是隧道 就會阻斷壓縮力的傳遞 就像拆掉建築裏的一根柱子 開挖隧道 也會讓上方材料失去支撐 原本地層裏處處受壓 現在卻形成了一片拉印地區 在這裏 隧道上方的材料正被拉得彼此分離 很多材料受拉和受壓時反應不一樣 土壤和煙勢也不例外 你可以把土想象成一堆獨立顆粒 土體之所以還有點強度 唯一原因就是這些顆粒之間的摩擦力 但摩擦力大小取決於壓緊顆粒的力 所以如果把這個力反過來 去拉開顆粒 土就會失去全部強度 有些土 比如粘土 顆粒間確實有一定的天然吸引力 叫粘鋸力 但光靠它還抵擋不了多大的力 換句話說 土是做不成繩子的 它沒有抗拉強度 所以在土裏挖隧道時 你得用別的辦法替代被挖掉的支撐 把上方土體的鶴載傳出去 所以很多隧道 都會用鋼材或混凝土做內襯 它們能支撐隧道壁 並轉移隧道的力量