Túneles de canal y ferrocarril
Debido a que los túneles limitados en la Edad Media eran principalmente para minería e ingeniería militar, el siguiente avance importante fue satisfacer las crecientes necesidades de transporte de Europa en el siglo XVII. El primero de muchos túneles de canal importantes fue el Canal du Midi (también conocido como Languedoc) en Francia, construido en 1666-81 por Pierre Riquet como parte del primer canal que une el Atlántico y el Mediterráneo. Con una longitud de 515 pies y una sección transversal de 22 por 27 pies, involucró lo que probablemente fue el primer uso importante de explosivos en túneles de obras públicas, pólvora colocada en agujeros perforados con taladros de hierro manuales. Un túnel de canal notable en Inglaterra fue el Túnel del Canal de Bridgewater, construido en 1761 por James Brindley para transportar carbón a Mánchester desde la mina Worsley. Muchos más túneles de canal fueron excavados en Europa y América del Norte en el siglo XVIII y principios del XIX. Aunque los canales cayeron en desuso con la introducción de los ferrocarriles alrededor de 1830, la nueva forma de transporte produjo un gran aumento en la construcción de túneles, que continuó durante casi 100 años a medida que los ferrocarriles se expandieron por todo el mundo. Muchos túneles ferroviarios pioneros se desarrollaron en Inglaterra. Un túnel de 3,5 millas (the Woodhead) del ferrocarril Manchester-Sheffield (1839-45) fue conducido desde cinco pozos hasta 600 pies de profundidad. En los Estados Unidos, el primer túnel ferroviario fue una construcción de 701 pies en el ferrocarril Allegheny Portage. Construido en 1831-33, era una combinación de canales y sistemas ferroviarios, llevando barcazas de canal sobre una cumbre. Aunque los planes para un enlace de transporte desde Boston hasta el río Hudson habían pedido por primera vez un túnel de canal para pasar por debajo de las montañas Berkshire, en 1855, cuando se inició el Túnel Hoosac, los ferrocarriles ya habían establecido su valor, y los planes se cambiaron a un ferrocarril de doble vía de 24 por 22 pies y 4,5 millas de largo. Estimaciones iniciales que se prevé completar en 3 años; en realidad se necesitaban 21, en parte porque la roca resultó demasiado dura para taladrar a mano o para una sierra eléctrica primitiva. Cuando el estado de Massachusetts finalmente se hizo cargo del proyecto, lo completó en 1876 a cinco veces el costo estimado originalmente. A pesar de las frustraciones, el Túnel Hoosac contribuyó a notables avances en la construcción de túneles, incluido uno de los primeros usos de dinamita, el primer uso de explosivos eléctricos y la introducción de taladros eléctricos, inicialmente vapor y más tarde aire, a partir de los cuales finalmente se desarrolló una industria de aire comprimido.
Simultáneamente, se estaban iniciando túneles ferroviarios más espectaculares a través de los Alpes. El primero de ellos, el Túnel de Mont Cenis (también conocido como Fréjus), requirió 14 años (1857-71) para completar su longitud de 8,5 millas. Su ingeniero, Germain Sommeiller, introdujo muchas técnicas pioneras, incluyendo carros de perforación montados en rieles, compresores de aire hidráulicos y campamentos de construcción para trabajadores con dormitorios, viviendas familiares, escuelas, hospitales, un edificio de recreación y talleres de reparación. Sommeiller también diseñó un taladro de aire que eventualmente hizo posible mover el túnel hacia adelante a una velocidad de 15 pies por día y fue utilizado en varios túneles europeos posteriores hasta que fue reemplazado por taladros más duraderos desarrollados en los Estados Unidos por Simon Ingersoll y otros en el Túnel Hoosac. Como este largo túnel se conducía desde dos tramos separados por 7,5 millas de terreno montañoso, las técnicas de topografía tuvieron que ser refinadas. La ventilación se convirtió en un problema importante, que se resolvió mediante el uso de aire forzado de ventiladores alimentados por agua y un diafragma horizontal a media altura, formando un conducto de escape en la parte superior del túnel. Mont Cenis pronto fue seguido por otros notables túneles del ferrocarril alpino: el San Gotardo de 9 millas (1872-82), que introdujo locomotoras de aire comprimido y sufrió grandes problemas con la entrada de agua, rocas débiles y contratistas en bancarrota; el Simplon de 12 millas (1898-1906); y el Lötschberg de 9 millas (1906-11), en una continuación norte de la línea del ferrocarril Simplon.
A casi 7.000 pies por debajo de la cresta de la montaña, Simplon encontró problemas importantes debido a rocas altamente estresadas que salían de las paredes en explosiones de roca; alta presión en esquistos débiles y yeso, que requirió un revestimiento de mampostería de 10 pies de espesor para resistir tendencias de hinchazón en áreas locales; y agua a alta temperatura (130° F ), que fue tratada parcialmente por pulverización de manantiales fríos. La conducción Simplon como dos túneles paralelos con conexiones transversales frecuentes ayudó considerablemente a la ventilación y el drenaje.
Lötschberg fue el lugar de un gran desastre en 1908. Cuando una partida pasaba por debajo del valle del río Kander, una repentina entrada de agua, grava y roca rota llenaron el túnel de una longitud de 4.300 pies, enterrando a toda la tripulación de 25 hombres. Aunque un panel geológico había predicho que el túnel aquí estaría en un lecho de roca sólido muy por debajo del fondo del relleno del valle, la investigación posterior mostró que el lecho de roca estaba a una profundidad de 940 pies, de modo que a 590 pies el túnel tocó el río Kander, permitiendo que él y el suelo del relleno del valle se viertan en el túnel, creando una enorme depresión, o sumidero, en la superficie. Después de esta lección sobre la necesidad de mejorar la investigación geológica, el túnel se desvió aproximadamente una milla (1,6 kilómetros) río arriba, donde cruzó con éxito el Valle de Kander en sound rock.
La mayoría de los túneles de roca de larga distancia han encontrado problemas con las entradas de agua. Uno de los más notorios fue el primer Túnel de Tanna japonés, conducido a través del Pico Takiji en la década de 1920. Los ingenieros y las tripulaciones tuvieron que hacer frente a una larga sucesión de entradas extremadamente grandes, la primera de las cuales mató a 16 hombres y enterró a otros 17, que fueron rescatados después de siete días de túnel a través de los escombros. Tres años más tarde, otra gran afluencia ahogó a varios trabajadores. Al final, los ingenieros japoneses se toparon con el expediente de excavar un túnel de drenaje paralelo a lo largo de todo el túnel principal. Además, recurrieron al túnel de aire comprimido con escudo y bloqueo de aire, una técnica casi inaudita en el túnel de montaña.