ТУНІЛІ ЗАЛІЗНИЧНІ
Початок будівництва залізничних тунелів відноситься до кінця 50-х років минулого сторіччя.
З 1859 р. велася прохідка двоколійних залізничних тунелів завдовжки 427 м у Вільни та 1280 м біля Ковно. Вони відрізнялися великим на той час поперечним перерізом. Тут раціонально здійснили систему низки проміжних шахт. Керував роботами інженер-підполковник Корпусу шляхів сполучення Г. Ф. Перрот. Він вперше застосував оригінальні способи визначення тиску та статичного розрахунку тунельного оброблення, що дозволили зробити значний крок вперед від емпіричного методу проектування, що панував.
У 1872-1874 pp. ввели в експлуатацію шість двоколійних залізничних тунелів загальним протягом 2012 м, найбільший з них мав довжину 610 м. Тунелі проходили через масив вапняків нуммулітів і білих бартонських мергелів. Внутрішнє обрис тунелів відповідало породам середньої фортеці. Усі тунелі, крім одного, мали кам'яну обробку із бутової кладки.
У 1874-1879 pp. на Пермській залізниці збудували шість коротких одноколійних тунелів в умовах слабких порід з невеликим бічним тиском. У 1886 р. почалася прохідка найдовшого країни Сурамського перевального залізничного тунелю , який зіграв велику роль розвитку тунелебудування. Його довжина становила 4 км. Він споруджувався під керівництвом інженерів Ф. Д. Ридзевського, Ф. Ф. Даратана та К. Н. Сімберга. Над складанням інженерно-геологічного прогнозу умов проходки тунелю багато попрацював академік Ф. Ю. Левінсон-Лессінг. На основі створеної ним теорії було передбачено очікувану температуру грунту з точністю до 1 градуса.
Під час складання проекту Сурамського тунелю проф. Л. Ф. Ніколаї розробив і вперше застосував розрахунок склепіння обробки як пружного тіла. Обробкакоробового обрису здійснювалася стосовно слабких пород. Під час проходки застосовувалися бурильні машини. Відкритий у 1890 р. тунель дозволив більш ніж удвічі збільшити вагу поїздів та провізну спроможність ділянки.
У 1895-1896 pp. у Закавказзі пробили ще кілька великих тунелів. Найбільший з них мав довжину 1705 м-коду.
На китайсько-східній дорозі в 1890-1904 pp. споруджено дев'ять двоколійних тунелів загальним протяжністю 4310 м, серед них Хінганський, що перетинав однойменний хребет. Цей тунель завдовжки 3077 м, спроектований під два шляхи з ухилом 12*/оо, проходив головним чином у гранітах, місцями сильно вивітрених, що мали багато тріщин. Роботи з його спорудження розпочалися восени 1901 р. Завдяки влаштуванню залізничних під'їзних колій будівництво забезпечувалося всім необхідним обладнанням. Напрямна штольня пробивалася бурильними колонковими перфораторами, що прискорювало прохідку. Через надзвичайну міцність гранітів при бурінні доводилося тримати тиск повітря не менше 7 атм.
Оздоблення зводилося з бутового гранітного каменю кільцями довжиною від 6 до 12 м, між якими залишалися зазори 3 см.
Вода відводилася за допомогою отворів у обробках, що повідомлялися із сухою забутовкою між обробкою та породою. Посередині тунелю проходив водовідвідний канал, стінки якого при одноколійній колії служили основою поздовжніх брусів під шпали.
Наступним важливим етапом у розвитку тунелебудування стало створення серії тунелів на Кругобайкальській дорозі. Тут керували роботами Б. У. Савримович та К. Н. Сімберг. Будівельникам довелося долати величезні труднощі, пов'язані з важкими топографічними та геологічними умовами, характерними для південного берега Байкалу. Проте за період 1902-1904 рр.було побудовано 39 двоколійних тунелів. Вони проходили переважно у масивних кристалічних породах, що складалися з гранітів та гнейсів різної крупності зерна.
У скельних породах, що не вивітрюються, вироблення залишалося без обробки, у всіх інших випадках застосовувалася бутова кладка горизонтальними рядами з ретельним шпилькою лицьової поверхні. У слабких породах кладка виконувалась з каменю грубої тески. 30 тунелів мали обробку типу Сурамського тунелю, а решта 9 - параболічного обрису, розроблену Управлінням будівництва Кругобайкальської дороги. На деяких ділянках, внаслідок одностороннього бічного тиску, застосовувалася несиметрична тунельна обробка.
Щоб захистити полотно дороги від обвалів зі схилів гір, звели 47 кам'яних галерей загальною довжиною близько 2 км.
Тунелі споруджувалися головним чином шляхом опертого склепіння і лише нестійких породах - шляхом повністю розкритого профілю. Внаслідок великої кількості тріщин і величезних скупчень уламків при розкритті профілю нерідко відбувалися вивали породи. Вони спостерігалися як під час розробки верхньої частини профілю, так і в процесі підведення стінок обробки. Протяжність вивалів місцями сягала 10 м-коду.
На будівництві широко застосовувалося механічне буріння свердловин як електричними, і пневматичними молотками.
Під час будівництва Амурської дороги від ст. Куенга до Хабаровська багато вододілів, що перетинали трасу, долалися тунелями, що досягали часом довжини 2 км.
Серед тунелів, споруджених у аналізований період, слід зазначити Керакський, Архаринський, Тамарчуканський та Лаrap-Аульський, побудовані під керівництвом А. В. Ліверовського. Тунель біля ст. Опроміння вперше у світовій практиці споруджено у вічномерзлих ґрунтах.Його проходкою керував інж. А. Н. Пассек.
Усі тунелі Амурської дороги були двоколійними. Обробка виконувалася на кшталт Сурамського тунелю. При необхідності портальні ділянки осушувалися системою дренажних штоль та шахт-колодязь. Так як поверхня гірських масивів, що перетиналися, була, як правило, заболоченою і лісистою, то над віссю тунелю на ширину 50 м ліс суцільно вирубувався і влаштовувалась система водовідвідних канав.
У 1900-1917 pp. будівництво тунелів велося також на Уралі, Кавказі та інших регіонах. На лінії Армавір-Туапсе було споруджено три кільцеві тунелі, причому один із них протяжністю 986 м; на лінії Казань-Свердловськ - п'ять одноколійних тунелів, у тому числі один завдовжки понад 2 км. Тунель на залізничній лінії Мерефа-Херсон біля Катеринослава мав довжину 851 м.
Одночасно з будівництвом тунелів велися наукові дослідження у цій галузі. Вони охоплювали насамперед питання влаштування тунельних обробок та визначення основного чинного навантаження - гірського тиску.
У 1908 р. проф. М. М. Протодьяконов запропонував гіпотезу розвантажуючого склепіння. Розглядаючи гірські породи як сипучі тіла, що мають зв'язок між частинками, він вивів рівняння, що визначає висоту склепіння обвалення в залежності від прольоту вироблення та коефіцієнта міцності порід. Рекомендаціями М. М. Протодьяконова користуються досі на стадії попереднього проектування тунельних обробок.
До цього ж часу належать перші досліди щодо визначення на моделях оптичним методом найвигіднішого обрису поперечного перерізу залізничних тунелів. У 1915 р. у лабораторії Петроградського політехнічного інституту під керівництвом академіка Ф. Ю. Левінсона-Лессінга на спеціально сконструйованій установці досліджували кілька формпоперечних перерізів тунелів - як укріплених обробкою, і необлицованих. Обробка моделювалася з целулоїду великої товщини. Досвід будівництва обробок показав, що вони добре працюють у міцних породах, що не формують бічного тиску. Для слабких порід раціональнішим виявився тип оброблення Сурамського тунелю.
Великий інтерес становлять дослідження, проведені при проектуванні обробок тунелів на Уссурійській дорозі - двоколійного Кіпарисовського та одноколійного на гілці Перша Річка-Владивосток. Перший тунель завдовжки 820 м проходив у глинистих сланцях різної фортеці; другою довжиною 1275 м прорізав твердіші породи з прошарками глини. Для вибору раціонального контуру обробок користувалися відомим дослідженням проф. С. І. Белзецького "Раціональні форми суцільних пружних арок". Оскільки простір між обробкою та породою заповнювався щебенем шаром не менше 0,2 м, було зроблено припущення, що навантаження на склепіння діє суцільним чином, тим самим питання зводилося до проектування арок, що підтримують сипучий масив. Для цього випадку вчений і вирішив.
Насамкінець зазначимо, що всі залізничні тунелі, споруджені в Україні в різний час, збереглися і успішно експлуатуються в даний час.