Kanal- und Eisenbahntunnel
Da der begrenzte Tunnelbau im Mittelalter hauptsächlich dem Bergbau und der Militärtechnik diente, bestand der nächste große Fortschritt darin, den wachsenden Transportbedarf Europas im 17. Der erste von vielen großen Kanaltunneln war der Canal du Midi (auch als Languedoc bekannt) Tunnel in Frankreich, 1666-81 von Pierre Riquet als Teil des ersten Kanals zwischen Atlantik und Mittelmeer gebaut. Mit einer Länge von 515 Fuß und einem Querschnitt von 22 mal 27 Fuß handelte es sich um den wahrscheinlich ersten großen Einsatz von Sprengstoffen im öffentlichen Tunnelbau, Schießpulver in Löchern, die von handgehaltenen Eisenbohrern gebohrt wurden. Ein bemerkenswerter Kanaltunnel in England war der Bridgewater Canal Tunnel, der 1761 von James Brindley gebaut wurde, um Kohle von der Worsley Mine nach Manchester zu transportieren. Im 18. und frühen 19.Jahrhundert wurden in Europa und Nordamerika viele weitere Kanaltunnel gegraben. Obwohl die Kanäle mit der Einführung der Eisenbahnen um 1830 nicht mehr genutzt wurden, führte die neue Transportform zu einem enormen Anstieg des Tunnelbaus, der fast 100 Jahre lang anhielt, als die Eisenbahnen auf der ganzen Welt expandierten. Viel Pionier Eisenbahntunnelbau in England entwickelt. Ein 3,5-Meilen-Tunnel (der Woodhead) der Manchester-Sheffield Railroad (1839-45) wurde von fünf Schächten bis zu 600 Fuß tief angetrieben. In den Vereinigten Staaten war der erste Eisenbahntunnel eine 701-Fuß-Konstruktion auf der Allegheny Portage Railroad. Es wurde 1831-33 erbaut und war eine Kombination aus Kanal- und Eisenbahnsystemen, die Kanalkähne über einen Gipfel transportierten. Obwohl Pläne für eine Transportverbindung von Boston zum Hudson River zunächst einen Kanaltunnel unter den Berkshire Mountains gefordert hatten, hatten sich die Eisenbahnen bereits 1855, als der Hoosac-Tunnel in Betrieb genommen wurde, bewährt, und die Pläne wurden geändert zu einer zweigleisigen Eisenbahn, die 24 mal 22 Fuß und 4,5 Meilen lang war. Erste Schätzungen sahen Fertigstellung in 3 Jahren vor; 21 wurden tatsächlich benötigt, zum Teil, weil sich das Gestein als zu hart für Handbohrungen oder eine primitive Motorsäge erwies. Als der Bundesstaat Massachusetts das Projekt schließlich übernahm, wurde es 1876 zum Fünffachen der ursprünglich geschätzten Kosten fertiggestellt. Trotz Frustrationen trug der Hoosac-Tunnel bemerkenswerte Fortschritte im Tunnelbau bei, darunter eine der ersten Anwendungen von Dynamit, die erste Verwendung von elektrischem Abfeuern von Sprengstoffen und die Einführung von Bohrmaschinen, zunächst Dampf und später Luft, aus denen sich schließlich eine Druckluftindustrie entwickelte.
Gleichzeitig wurden weitere spektakuläre Eisenbahntunnel durch die Alpen in Betrieb genommen. Der erste davon, der Mont Cenis Tunnel (auch bekannt als Fréjus), benötigte 14 Jahre (1857-71), um seine 8,5 Meilen lange Länge zu vervollständigen. Sein Ingenieur Germain Sommeiller führte viele bahnbrechende Techniken ein, darunter schienengebundene Bohrwagen, hydraulische Stauluftkompressoren und Baulager für Arbeiter mit Schlafsälen, Familienwohnungen, Schulen, Krankenhäusern, einem Erholungsgebäude und Reparaturwerkstätten. Sommeiller entwarf auch einen Luftbohrer, der es schließlich ermöglichte, den Tunnel mit einer Geschwindigkeit von 15 Fuß pro Tag voranzutreiben, und wurde in mehreren späteren europäischen Tunneln eingesetzt, bis er durch haltbarere Bohrer ersetzt wurde, die in den USA von Simon Ingersoll und anderen am Hoosac-Tunnel entwickelt wurden. Da dieser lange Tunnel von zwei Abschnitten aus gefahren wurde, die durch 7,5 meilen bergiges Gelände getrennt waren, mussten die Vermessungstechniken verfeinert werden. Die Belüftung wurde zu einem Hauptproblem, das durch die Verwendung von Zwangsluft aus wasserbetriebenen Ventilatoren und einer horizontalen Membran in mittlerer Höhe gelöst wurde, die oben im Tunnel einen Abluftkanal bildete. Dem Mont Cenis folgten bald weitere bemerkenswerte Alpenbahntunnel: die 9-Meile St. Gotthard (1872-82), die Druckluftlokomotiven einführte und große Probleme mit Wasserzufluss, schwachem Gestein und bankrotten Auftragnehmern hatte; die 12-Meile Simplon (1898-1906); und die 9-Meile Lötschberg (1906-11), auf einer nördlichen Fortsetzung der Simplonbahnlinie.Fast 7.000 Fuß unter dem Bergkamm stieß Simplon auf große Probleme durch stark beanspruchtes Gestein, das in Felsausbrüchen von den Wänden flog; Hochdruck in schwachen Schiefern und Gips, der eine 10 Fuß dicke Mauerwerksauskleidung erforderte, um Quellungstendenzen in lokalen Gebieten zu widerstehen; und von Hochtemperaturwasser (130 ° F), das teilweise durch Sprühen aus kalten Quellen behandelt wurde. Das Fahren von Simplon als zwei parallele Tunnel mit häufigen Querschnittsanschlüssen verbesserte die Belüftung und Entwässerung erheblich.
Der Lötschberg war 1908 Schauplatz einer großen Katastrophe. Als eine Richtung unter dem Kander River Valley vorbeifuhr, füllte ein plötzlicher Zufluss von Wasser, Kies und gebrochenem Gestein den Tunnel für eine Länge von 4.300 Fuß und begrub die gesamte Besatzung von 25 Männern. Obwohl ein geologisches Gremium vorhergesagt hatte, dass sich der Tunnel hier weit unter dem Grund der Talfüllung in festem Grundgestein befinden würde, zeigten nachfolgende Untersuchungen, dass das Grundgestein in einer Tiefe von 940 Fuß lag, so dass der Tunnel bei 590 Fuß den Kander-Fluss erschloss, so dass er und der Boden der Talfüllung in den Tunnel fließen konnten, wodurch eine riesige Vertiefung oder Senke an der Oberfläche entstand. Nach dieser Lektion in der Notwendigkeit einer verbesserten geologischen Untersuchung wurde der Tunnel etwa eine Meile (1,6 Kilometer) stromaufwärts umgeleitet, wo er erfolgreich das Kandertal in Sound Rock überquerte.
Die meisten Ferngesteinstunnel haben Probleme mit Wasserzuflüssen. Einer der berüchtigtsten war der erste japanische Tanna-Tunnel, der in den 1920er Jahren durch den Takiji-Gipfel gefahren wurde. Die Ingenieure und Besatzungen mussten eine lange Reihe extrem großer Zuflüsse bewältigen, von denen der erste 16 Männer tötete und 17 weitere begrub, die nach sieben Tagen Tunnelbau durch die Trümmer gerettet wurden. Drei Jahre später ertrank ein weiterer großer Zustrom von Arbeitern. Am Ende kamen japanische Ingenieure auf die Idee, einen parallelen Entwässerungstunnel über die gesamte Länge des Haupttunnels zu graben. Darüber hinaus griffen sie auf den Drucklufttunnelbau mit Schild und Schleuse zurück, eine Technik, die im Bergtunnelbau fast unbekannt ist.