街に大きな穴を掘ってみたら、見つかったのは…

街の通りを歩くと、高いビルやにぎやかな交通が目に入り、繁栄した光景が広がります。私たちは空を見上げ、道を見下ろしますが、街の下に何があるのかを考える人はほとんどいません。地下世界には、私たちの目に見えないどんな秘密があるのか？

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今日はみんなで「地下3フィートを掘ろう」と、街の地下にある構造物や建物の奥深くまで掘りましょう！

街の地下には何があるのでしょうか？

都市の地下施設は、さまざまなパイプライン、下水道、地下通路、地下駐車場、地下ショッピングモールなど、都市の重要な部分です。一部の大都市には地下鉄もあります。これらの施設の存在は、都市の運営と発展に不可欠です。ショベルカーを運転して一緒に街を掘りましょう〜（想像してください、練習しないでください）

掘り始める↓

地下に建設するメリットは何ですか?

街の地下には地下の建物がたくさんあります。なぜ人々は地下に建設するのにそんなに苦労するのでしょうか?地下施設には次のような利点があるからです。

1. 土地を守る

都市の規模が拡大するにつれ、建築用地の不足と都市開発の間の矛盾は、特に繁華な商業地区においてますます深刻化します。地下空間の開発は土地資源を節約し、都市の土地利用の逼迫した状況を緩和することができます。さらに、住宅を地下に建設することで、地上の建物の密度が下がり、緑地が広がり、地上の生態環境が改善されます。

2. 交通渋滞の緩和

地下の垂直空間は非常に広く、地下鉄などの交通路線が地下に立体的に構築されています。交差点が少なく、相互干渉がないため、通勤時間を大幅に節約できます。

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3. ノイズや干渉に強い

地下の厚い土の層は騒音やその他の影響を遮断し、地下に家を建てるときに静かで快適になります。また、精密科学研究機器の中には宇宙線などの外部ノイズ信号に敏感なものもあるため、干渉を防ぐために地下深くに設置されることもあります。

4. 特別な期間の保護に使用される

地下空間は地上の建物に比べて閉鎖性が高く、防御能力がはるかに高く、災害後の修復能力も強力です。都市の防災・防空スペースに組み込むことができ、都市の防空支援能力が大幅に向上します。

5. 冬は暖かく、夏は涼しく、省エネで環境に優しい

地上の建物と比較すると、地下空間は換気が悪く、温度差も小さくなります。地下は冬はとても暖かく、夏はとても涼しいです。この利点により、電力資源の消費が節約され、ピーク時の電力不足がある程度緩和されます。

地下に高層ビルを建てたらどうでしょうか?

最も重要な理由は、地下を掘るのに費用がかかることです。深さ7メートル未満の地下室の建設コストは1立方メートルあたり約2,000元ですが、一般的な100メートルの高層ビルの建設コストは1立方メートルあたりわずか1,000〜1,500元です。

建築設計の観点からも、地下深くに建物を建てることは困難です。地下建物の外壁にかかる横方向の土圧と地下水圧は、深さとともに増加します。圧力が大きくなると、建築材料の耐荷重能力と建物の構造設計に大きな課題が生じます。超大深度地下建物の建設は、労働集約的で時間のかかるプロジェクトであり、一定のリスクも伴います。さらに、過度な地下開発は地盤荷重を低下させ、地上の建物が倒壊する危険性も生じます。

機能的な利用面では、地下建築物の防水、防湿、換気、採光も、建設と維持管理の両面で重要なポイントであり、困難な点です。これらの問題が解決されたとしても、生活要件を満たすためには、排水、下水処理、防火の問題を考慮する必要があります。地下で良好な生活環境を実現することは困難です。

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したがって、地下数百メートルに住宅を掘削するということは、基本的には既存の技術に基づいたSFである。

未来の地下都市？

国際建築界には、「19 世紀は橋の世紀、20 世紀は高層ビルの世紀、そして 21 世紀は地下空間の世紀」という格言があります。

地下空間の量が急速に増加し、わが国の大中規模都市の地下空間利用の総規模は、世界の他の同様の都市よりもトップレベルに達しています。中国は地下空間の利用において世界大国に成長した。既存の地下施設の建設について、中国の地下空間の利用は、地下駐車場、地下交通、民間防空避難を基本としており、地下排水管、地下鉄、地下商業センターが中心となっている。現在、都市の地下鉄道、地下商業、地下駐車場の建設は発展期に入っている。

国産ハードSF超大作『流転の地球』では、人類が生き残るために築いた「地下都市」が印象的だ。都市の発展に伴い、地下空間は現代の都市開発の過程においてますます重要になってきています。どのような地下構造物を建設できるのでしょうか?

画像出典: 流浪の地球 2 の静止画

一般的に、都市の地下空間の開発深度はわずか100メートルです。実際のコストを考えなければ、ある意味、水深1,000メートルでの建設は可能です。

見上げてみると、現在世界で最も高い建物はドバイのブルジュ・ハリファで、標準の高さは 828 メートルです。さらに深く見てみると、現在地球上で掘削されている最も深い井戸はロシアのオドプトゥ OP-11 で、深さは 12,345 メートルに達します。地球の地殻の平均厚さは 17,000 メートルで、それより下はすべて溶岩である可能性があります。この深さは、想像上の人間の居住限界にほぼ相当します。それに比べて、地下の空間ははるかに広く、開発の余地が大きく、私たちに無限の想像力を与えてくれます。しかし、上記のアーキテクチャ上の問題に加えて、さらに深いところでどのような問題が待ち受けているかはわかりません...

空への侵略を続けると同時に、私たちはゆっくりと地下空間の探査にも注目を移しつつあります。科学技術の継続的な進歩により、おそらく近い将来、地下都市はもはや空想ではなく、魔法のような「超高層ビル」の建物さえも出現するでしょう。

参考文献

[1] 張志、呉孟漢。 CiteSpace[J]に基づく中国の都市地下空間の研究と開発のレビュー。安全環境工学、2023、30（01）：25-34。

[2] 杜玉路、王志超。都市の地下空間の開発と活用の必要性に関する議論[J]四川建築材料、2016年、42(01):100-101+109。

[3] 「住宅都市農村建設省による都市地下インフラ建設の強化に関する指導意見」2020年12月30日

[4] 深セン市歩行者用地下道設計基準SJG68、2019年版

[5] 「自動車ガソリンスタンド及びガソリンスタンドの設計及び施工規定」GB50156-2012、2014年版

[6]地下鉄は通常、地下どのくらいの深さにあるのでしょうか？深さを決定する要因は何ですか? 、知湖

[7] 秦始皇帝陵博物館の公式サイト、https://www.bmy.com.cn/

企画・制作

出典：中国科学院物理研究所

編集者：イヌオ