Besetzte unterirdische Behausungen sicher erweitern?

Das Hauptproblem ist eigentlich, wo man den Stein hinlegt, den man ausgräbt. Sie müssten entweder Zugang zur Oberfläche haben, um es irgendwo abzuladen, oder es irgendwie komprimieren und dann das komprimierte Gestein verwenden, um die Wände des Tunnels zu bauen.

Für das Graben durch Felsen in der Nähe von Wohngebieten würden Sie definitiv keinen Sprengstoff verwenden. Moderne Tunnelbaumaschinen können dies durchaus ohne Sprengstoff tun und sind nicht mit so vielen Risiken verbunden.

http://en.wikipedia.org/wiki/Tunnel_boring_machine

Tunnelbohrmaschinen werden als Alternative zum Bohr- und Sprengverfahren (D&B) im Fels und zum konventionellen „Hand-Mining“ im Erdreich eingesetzt. TBM haben den Vorteil, dass sie die Störung des umgebenden Bodens begrenzen und eine glatte Tunnelwand erzeugen. Dies reduziert die Kosten für die Auskleidung des Tunnels erheblich und macht sie für den Einsatz in stark urbanisierten Gebieten geeignet. Der große Nachteil sind die Anschaffungskosten. TBM sind teuer in der Konstruktion und können schwierig zu transportieren sein. Da moderne Tunnel jedoch länger werden, sind die Kosten für Tunnelbohrmaschinen im Vergleich zu Bohr- und Sprengarbeiten tatsächlich geringer – das liegt daran, dass der Tunnelbau mit TBM viel effizienter ist und zu einem kürzeren Projekt führt.

Es ist völlig plausibel, dass eine Gesellschaft, wie Sie sie beschreiben, eine oder mehrere TBMs kontinuierlich in Betrieb hat und eine beträchtliche Anzahl von Menschen an der Wartung und dem Betrieb der Maschinen beteiligt ist. Die Hauptprobleme wären die Beschaffung der Rohstoffe, die für den Betrieb der Maschinen und die Auskleidung der entstehenden Tunnel benötigt werden, und (wie bereits erwähnt) die Entsorgung des Abfalls.

Je nachdem, wie "zukunftsfähig" ihre Technologie ist, können die TBMs selbst unseren aktuellen sehr ähnlich oder wesentlich fortschrittlicher sein. Zum Beispiel würden diejenigen, die Kraftfelder oder Ultraschall oder ähnliches zum Graben verwenden können, weitaus weniger Ersatzteile benötigen.

Es gibt Tabellen, die für Bergbauingenieure erstellt wurden, die Steinarten wie Sandstein, Granit, Kalkstein usw. auflisten und genau angeben, wie groß ein Tunnel sein wird, wie groß Stollen sind und wo Pfeiler zurückgelassen werden müssen usw. Ich habe sie in alten Gefechten im Zweiten Weltkrieg gesehen auch Ingenieurhandbücher. Die meisten davon sind im Internetarchiv und anderen ähnlichen Ressourcen verfügbar. Diese werden Ihnen die Größe und Form unterirdischer Strukturen in bestimmten Steinen sowie die relativen Vorzüge jedes einzelnen mitteilen.

Jedes Material hat seine eigenen Eigenschaften, Stärken und Grenzen. Diese Parameter basieren auf jahrhundertelangen Kosten und Tests. Wenn man bedenkt, wie viele Menschenleben für die Informationen bezahlt wurden, sollten wir die Tabellen wahrscheinlich als heilig behandeln.

Die größte Einschränkung beim unterirdischen Bauen ist vor allem die Breite. Es ist die Drucklast, die ein Abschnitt der freitragenden Decke tragen kann, die die maximale Breite definiert. Dies kann mit einer Bogenform gemildert werden, aber im Allgemeinen ist es einfacher, eine schmale, tiefe Passage zu unterstützen als eine breite, flache. In vielen großen Minen sehen Sie einen Schacht, der vielleicht 3 m breit, aber bis zu 20 m hoch ist und von oben nach unten in Stockwerke unterteilt ist, mit Einbahnverkehr auf jeder Ebene.

Weiche Steine ​​unterstützen weniger Breite und unterstützen weniger flache Bögen. In der Steinstadt Petra gibt es mehrere große Innenräume, die als eine Reihe miteinander verbundener Kuppeln mit Säulen an ihren Scheitelpunkten gemeißelt sind. Harte Steine ​​unterstützen größere Räume, aber ihre geradlinige kristalline Struktur macht es schwierig, Bögen zu schnitzen, stattdessen sind die Tunnel oben dreieckig

Weiche Steine ​​tragen weniger Gewicht, sind aber weniger spröde und versagen eleganter, dh sie warnen Sie. Hartgesteine ​​sind spröde und sehen fein aus, bis sie reißen und sich die Risse weit ausbreiten können.

Weicher Stein weist oft Sand-, Gas- oder Wassereinschlüsse auf, die ernsthafte und unerwartete Probleme verursachen können. Weiche Steine ​​werden eher mit organischen Materialien wie Kohle und Methan in Verbindung gebracht, die Explosionen verursachen können. Hartgesteine ​​sind in dieser Hinsicht sicherer, enthalten jedoch bereits vorhandene Risse und Dehnungsfehler, deren Druckabbau sich plötzlich lösen kann.

Das ideale Material für den Tunnelbau und den Bau umfangreicher Bauwerke in Salzstöcken. Dies sind dicke Salzblasen mit einer Ausdehnung von vielen Dutzend Kilometern, oft einem Kilometer oder mehr Dicke, die von der Verdunstung alter Ozeane übrig geblieben sind. Sie sind leicht abzubauen, unterstützen große kuppelförmige Kammern und ziemlich breite und hohe Tunnel. Sie werden verwendet, um so ziemlich alles zu lagern, vom legendären Regierungskäse über strategische Ölreserven bis hin zu Samenbanken.

Während des Kalten Krieges wurden umfangreiche Entwürfe für Einrichtungen erstellt, die mehrere Tausend in großen Kuppeln in Michigan und Utah errichteten.

Wenn Sie nach Dunkelheit und Unterdrückung suchen, schlage ich vor, dass der Kolonist durch relativ weichen, aber "faulen" Felsen graben muss, der viele Verwerfungen, Taschen von Wasser und Gas, vielleicht auch gemischte Schichten aufweist, wenn er in einen erhöhten Hügel oder eine Bergflanke mit viel gräbt gemischte Schichten.

Weicher Stein bedeutet kleinere Kammern mit niedrigeren Dächern, die ein klaustrophobisches Gefühl vermitteln. Das Lüften ist schwieriger. Es ist schwieriger, Orte zu finden, an denen große Gruppen kommunizieren können, was zu Paranoia führt. Bei gemischten Schichten und Einschlüssen von Wasser und Gas ist der Bergbau gefährlich, es kommt zu häufigen Einstürzen und zu einer erhöhten Gesamtbelastung.

Es gibt einen Ort in der Türkei, an dem die Menschen ausgiebig in den lokalen Kalkstein gegraben haben, um Zufluchtsorte für Generationen von Angriffen zu schaffen. Obwohl sie sehr teuer und clever sind, sind sie selbst bei moderner Beleuchtung eher klein und düster. Vielleicht möchten Sie nach ihnen sehen.

Natürlich ist es schwer, eine Kohlenmine zu schlagen, wenn es um Düsterkeit und Finsternis geht. Eine Kolonie muss sich möglicherweise einen Tunnel zulegen, um Schutz und Treibstoff zu finden, aber die Wände sind dunkel, der Staub dringt überall und in jeden ein. Die weicheren Kohlen werden in sehr kleinen Schächten abgebaut (deshalb wurde der Tagebau so populär, das und weniger Wasserverschmutzung.)

Zunächst einmal glaube ich, dass sich dieser Dokumentarfilm als nützlich für Sie erweisen wird: https://www.youtube.com/watch?v=yVkyfC_AOLI

Um alle Ihre Fragen zu beantworten, können Sie angesichts der nahezu unbegrenzten Ressourcen eine Konstruktion bauen, um eine beliebige Anzahl von Menschen unter der Erde zu beherbergen. Wenn Ihre Ressourcen jedoch begrenzt sind, hängt dies von einer Reihe von Dingen ab, nämlich von Folgendem:

1- Wie beabsichtigen Sie, die unterirdischen Bereiche zu konfigurieren, um alle unterzubringen? Welche Art von Geometrie, Wohnräumen und was nicht stellen Sie sich vor. Dies wird einen großen Einfluss darauf haben, ob es machbar ist oder nicht.

2- Mit welcher Rate möchten Sie die Behausung erweitern?

3- Wie tief soll Ihre Kolonie unter der Erde sein?

4- Die Geologie, durch die Sie abbauen.

Zu deinen Anfangsfragen:

Mir kam, vielleicht fälschlicherweise, der Gedanke, dass ein weicherer Stein wie Kalkstein es ihnen vielleicht leichter machen würde, dies zu tun

Dies ist eine zweischneidige Sache, der Abbau in weichem Gestein ist viel einfacher als in hartem Gestein, obwohl der größte Nachteil darin besteht, dass weiches Gestein nicht so stark ist wie hartes Gestein. Der Kompromiss wäre: schwieriger zu graben, aber viel größere/sicherere Räume oder einfacher zu graben, aber notwendigerweise kleinere/etwas weniger sichere Räume.

Ab welchem ​​Punkt, sei es Tiefe oder Größe, würde es zu instabil werden, um es zu riskieren, darin zu leben? Oder funktioniert Stein nicht so?

So funktioniert Stein nicht. Mit den richtigen Daten und Kenntnissen kann in jeder Felsmasse eine geeignete Behausung angelegt werden, die Kosten dafür (Ressourcen, Zeit usw.) sind jedoch je nach den Umständen unterschiedlich. Angesichts unendlicher Ressourcen können Sie bauen, was immer Sie wollen, wo immer Sie wollen. Wenn Ihre Kolonisten jedoch nur über begrenzte Ressourcen verfügen, wird es zu kostspielig / riskant, je tiefer die Kolonie ist und je größer die Räume sind, die Sie erstellen möchten.

Kann eine Siedlung mit mindestens Hunderten (vielleicht Tausenden) von Menschen sicher in einem weichen Felsen mit schonenden Grab-/Sprengungsmethoden errichtet werden?

Die Sicherheit Ihrer Räume hängt nicht von der Grabtechnik ab, jede Technik kann so modifiziert werden, dass sie wenig Auswirkungen hat. Wenn Sie an Strahlen denken, müssen Sie Produktionsstrahlen und Konstruktionsstrahlen unterscheiden. Im Bergbau wird das Produktionssprengen mit dem Ziel durchgeführt, so viel Material wie möglich so schnell wie möglich herauszubekommen, damit es das Gestein ruiniert. Beim Bausprengen gehen Sie sehr kontrolliert vor und tun es so, dass Sie nicht herumschrauben die Felsenstärke. Beispielsweise hat Hydro Quebec unterirdische Kraftwerke, die als ziemlich massiv angesehen werden können: https://www.google.ca/search?q=hydro+quebec+underground+power+house&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwi56aSKku7JAhUBlB4KHSr0C6IQ_AUICSgD&biw=1184&bih=679 #imgrc=XxoK3SQMfdINGM%3ASie wurden mit Strahltechniken hergestellt und sind so konzipiert, dass sie dort viele, viele, viele Jahre bleiben.

Gibt es eine Möglichkeit, eine solche Siedlung in "normalem" Hartgestein auszubauen, ohne Einstürze und andere Gefahren zu verursachen?

Die Standsicherheit einer unterirdischen Öffnung ist von zwei Aspekten abhängig:

• Festigkeit des intakten Gesteins (gemessen mit UCS (uniaxiale Druckfestigkeit))
• Die Qualität der Gesteinsmasse (wie schön der Stein ist, denken Sie an eine Platte aus Granit oder Kies, sie wird mit GSI, Q-System oder RMR gemessen)

Die Stabilität einer unterirdischen Öffnung hängt von diesen beiden Werten ab, vorausgesetzt, Sie haben einen SEHR SEHR guten Stein, dann möchten Sie einen Raum mit einer Breite von 15 m x 15 m unendlich lang haben, während Sie sich noch auf dem Boden befinden sichere Seite. Im Laufe der Jahre wurden eine Reihe von empirischen Regeln entwickelt, um genau zu berechnen, wie groß Sie eine Öffnung machen können. Eine der am häufigsten verwendeten Richtlinien stammt vom Norwegischen Geotechnischen Institut (NGI). Sie beschreibt, welche Art von Stützsystem Sie für eine bestimmte Gesteinsqualität und Öffnungsgröße benötigen.

Müssen sie eher tief als flach graben?

Für die geotechnische Stabilität ist die Antwort immer flacher. Je tiefer man geht, desto höher sind die in-situ Spannungen im Gestein. Es gibt eine Menge technischer Informationen, die dazu beitragen, aber im Grunde gilt: Je tiefer Sie gehen, desto kleiner müssen Ihre Ausgrabungen sein, zu groß und Sie riskieren ein Versagen im Felsen selbst, was zu einem Felsbruch führen kann, der Ihre Siedler töten kann / wird.

Beachten Sie, dass all diese Informationen auf aktuellem Wissen basieren. Wenn die Zivilisation in naher Zukunft liegt, besteht eine gute Wahrscheinlichkeit, dass sie mehr über die Gesteinsmechanik erfahren hätten. Auf dem Gebiet der Geotechnik wird viel geforscht, und obwohl wir ein ausreichendes Verständnis haben, um tatsächliche Technik zu betreiben, sind viele dieser Dinge aufgrund der Beschaffenheit von Gesteinen immer noch ziemlich schwarze Magie. Bis heute, nach 150 Jahren Forschung, ist die Vorhersage von Felsbrocken immer noch wie Magie.

Laut Wikipedia:

„Ein Einsturz ist ein Einsturz einer geologischen Formation, Mine oder Struktur, der während des Bergbaus oder Tunnelbaus auftreten kann. Zu den geologischen Strukturen, die zu spontanen Einstürzen neigen, gehören Alvar, Tsingy und andere Kalksteinformationen.“

Sie können davon ausgehen, dass Sie nicht durch Kalkstein graben möchten. Die Antwort findet sich in einer anderen Frage:

Was verursacht Einbrüche?

Mit der Antwort darauf wissen wir, wie wir einen Einsturz verhindern können. Einbrüche werden hauptsächlich verursacht durch:

• Wasser, das dazu führt, dass sich Erde und Gestein lösen und herunterfallen

• Nicht genügend Unterstützung in einem Bereich, was dazu führt, dass das Dach einfach herunterfällt

• Hoher Druck (hauptsächlich verursacht durch zu viel Gewicht auf dem Dach), wodurch das Dach herunterfällt

Um Einstürze in unserer unterirdischen Kolonie zu verhindern, können wir also sicherstellen, dass es keine Bereiche gibt, die nass/feucht sind. Wir können auch dafür sorgen, dass genügend Unterstützung vorhanden ist. Ich nehme an, unsere Kolonisten wollen nicht ständig an die Oberfläche, obwohl es möglich ist. Deshalb müssen wir Folgendes tun:

• Graben Sie den Bereich mit herkömmlichen Methoden aus, z. B. großen Bohrern, Bergbauwerkzeugen usw.

• Mit Materialien, die sie abgebaut haben, können die Kolonisten Räume in der Mine aus Metallmaterialien bauen, die sie gefunden haben, wie Eisen, Aluminium, Kupfer usw.

Wir müssen sicherstellen, dass das Material, das wir für die Herstellung der Räume verwenden, stark genug ist, um den Druck des Bodens und des darüber liegenden Gesteins auszuhalten. Ein Pluspunkt dieser Methode ist, dass wir leicht Materialien aus den Mineralien gewinnen können, die wir abbauen. Während wir abbauen, können wir Stützbalken aus dem Material verwenden, um die Mine zu halten. Sobald die Räume in diesem Bereich gebaut sind, können wir die Balken sicher zerstören und einen Einsturz verursachen.