◆　トンネルの形　◆

=　Tunnel_ＦＡＱ　=

代表的な”もの”の形と言えば、丸、三角、四角でしょう。
試しに、少し厚みのある紙（画用紙）で円柱、三角柱、四角柱を作ってみてください。
できあがったものそれぞれを、同じ程度の力で、指で押してみてください。
最も変形（たわみ）が少ないものは、どれでしょうか。
円柱でしょう。
このことから、円形は、外圧（外から加わる力）に対して最も強い構造（形状）となっている
ことが、おわかりかと思います。
下の図は、力のかかり方をイメージしています（点線が変形を表しています）。

実際のトンネルは、周囲の地山（地盤／岩盤）から様々な力を受けています。
それらの力に対して、もちこたえられる構造でなければ、つぶれてしまうのです。
したがって、通常のトンネルは丸（円形）に近い形をしているのが圧倒的に多いのです。

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現実のトンネルでは、電車、車、人などが通行するので、全くの円形とはいきません。
と言うより、それらの通行部分は、少なからず平らな面が必要になります。
外圧（外力）に対抗するには円形が最適であり、
電車や車などが通行するには矩形が適しています。
結果的に、両者の”いいとこどり”の形となるのです。
この形を「馬蹄形（ばていけい）」といい、
もともとは馬の”ヒズメ”の形状に似ているため、この名がついたそうです。

	＋		＝
円　　　形 （シールドトンネルなど）		矩　　　形 （開削トンネルなど）		馬　蹄　形 （一般山岳トンネルなど）

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地質が良好な場所では、トンネルにかかる外圧（外力）は、上方向からが主体となります。
そのため、それに耐えうるだけの形として、完全なリング（環）状とはしません。
確かに、完全さを追求することは良いことなのですが、建設に要する費用も増大してしまいます。
地質の状態や、建設工事費などのバランスも考慮しなければならないのです。
しかし、地質が不良な場所では、そうも言ってはいられません。
不良地質では往々にして、トンネルにかかる外圧（外力）は、下（底部）からもかかるのです。
ですから、若干費用を要しますが、それに耐えるべく完全なリング（環）状とするのです。
この部分を「インバート」と呼び、たいていはコンクリートが用いられます。

良好な地質 （インバートなし）	不良な地質 （インバートあり）

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