Железнодорожный тоннель — тоннель на железной дороге, служащий для преодоления высотного или контурного препятствия: горного хребта, участка оползней, водотока и пр. По числу путей железнодорожные тоннели делятся на однопутные и двухпутные. По расположению на трассе различают горные, равнинные, подводные тоннели. Горные железнодорожные тоннели пересекают горные хребты, водоразделы, отд. возвышенности, обходят участки осыпей, оползней, снежных лавин и заносов. Горные железнодорожные тоннели бывают перевальные (базисные и вершинные), косогорные (петлевые и спиральные), мысовые. Равнинные железнодорожные тоннели в основном сооружаются в городской черте (например, глубокие вводы, соединяющие открытые участки железных дорог с подземными вокзалами в центральной части города). Подводные железнодорожные тоннели располагаются под руслами рек, дном водоёмов, каналов, проливов или заливов.
Наибольшее развитие получило строительство горных железнодорожных тоннелей Первые отечественные железнодорожные тоннели — Ковенский дл. 1280 м и Виленский дл. 430 м— построены в 1859—62 на Петербург-Варшавской ж.д. Затем были сооружены железнодорожные тоннели в горных районах Крыма, Урала, Кавказа, Сибири, Д. Востока. Большое число железнодорожных тоннелей было построено при прокладке Транссибирской магистрали: в горных отрогах Восточных Саян, вдоль берега Байкала (39 тоннелей на Кругобайкальской железной дороги). В 1890 было закончено строительство самого крупного в России двухпутного Сурамского тоннеля дл. 3998 м на Кавказе.
Особенно большое развитие получило строительство железнодорожных тоннелей в СССР после Великой Отечественной войны. В кон. 40-х — 50-х гг. построены железнодорожные тоннели на Армавир-Туапсинской, Черноморской ж.д., на линии Абакан — Тайшет (5 тоннелей общей дл. 8640 м), Росвумчорский тоннель. Существенно увеличился объём ж.-д. тоннелестроения в связи с прокладкой Байкало-Амурской железной дороги, на трассе которой расположено 9 железнодорожных тоннелей, в т. ч, два наиболее протяжённых — Байкальский (6,7 км) и Северо-Муйскин (15,3 км).
За рубежом первый железнодорожный тоннель был построен в Великобритании в 1826—30 на линии Ливерпул — Манчестер (дл. 1190 м). Наибольшую протяжённость имеют сооружённые в кон. 19 — нач. 20 вв. однопутные железнодорожные тоннели в Альпах: самый длинный в мире для того времени Симплонский (19 780 м), Сен-Готардский (14 984 м), Мон-Сенисский (12 850 м) и др., а также двухпутный Большой Апеннинский (18 510 м). К числу крупнейших железнодорожных тоннелей в США относится двухпутный Моффатский (9920 м). Существенного размаха достигло ж.-д. тоннелестроение в Японии; в 1970-х гг. на железнодорожной линии Осака — Окаяма построено 32 тоннеля, в т. ч. двухпутный тоннель Рокко (16 200 м). Завершена проходка самого длинного подводного железнодорожного тоннеля под проливом Цугару между островами Хонсю и Хоккайдо (36 400 м).
Параметры и геометрические характеристики железнодорожного тоннеля— глубина заложения, длина, продольный профиль, очертание в плане, форма и размеры поперечного сечения — определяются эксплуатационных требованиями (категория железных дорог, число путей, расположение трассы, вид тяги и т. д.), природными факторами (топографические, геологические, гидрогеологические и климатические условия), строит. требованиями (способы производства работ, применяемое горнопроходческое оборудование и т. д.).
Поперечное сечение железнодорожного тоннеля имеет, как правило, подковообразную форму, а его размеры обусловлены числом путей и габаритом проезда в тоннеле. На двухпутных железных дорог располагают один двухпутный или два однопутных железнодорожных тоннелей В благоприятных инженерно-геологические условиях предпочтительна прокладка двухпутных тоннелей на прямых участках. Трасса и рельеф местности часто диктуют необходимость искривления оси тоннеля, что приводит к увеличению площади его поперечного сечения, большему расходу материалов, удорожанию строит, работ при ухудшении вентиляции и возрастании сопротивления движению поездов. Требования к криволинейным участкам железнодорожных тоннелей аналогичны предъявляемым к открытым участкам железных дорог Продольный профиль железнодорожного тоннеля бывает одно- и двускатным. Допускаются горизонтальные разделит, площадки дл. 200—400 м. Уклоны в Ж.т. и на подходных участках принимают не более руководящего уклона продольного профиля железнодорожной линии, а при длине тоннеля более 300 м их уменьшают умножением руководящего уклона на коэффициент.
При трассировании железной дороги осуществляют геодезическо-маркшейдерские работы, в ходе которых определяют направление и длину оси тоннеля, переносят её внутрь тоннеля, производят разбивку продольного профиля и поперечных сечений. Проектированию железнодорожного тоннеля предшествуют инженерно-геологические изыскания на трассе, в результате которых выявляют геологическое и тектоническое строение горного массива, состав и свойства горных пород, устойчивость пород в обнажении и ожидаемое горное давление, наличие водоносных горизонтов,- ожидаемые водопритоки и гидростатическое давление, температуру и состав подземных вод, наличие и состав подземных газов, температуру пород, сейсмичность района строительства, наличие вечной мерзлоты. Инженерно-геологические изыскания осуществляют на этапе рекогносцировочной съёмки в основные с помощью шурфов, а на этапе детальных изысканий — бурением разведочных скважин, геофиз. методами, проходкой разведочных скважин, проходкой разведочных штолен.
Составные элементы железнодорожного тоннеля— тоннельные конструкции, к которым относятся обделка тоннеля, гидроизоляция, водоотводные устройства (см. Водоотвод в тоннеле), нижнее и верхнее строение пути, порталы, камеры и ниши, а также системы освещения и энергоснабжения, вентиляционные устройства (при необходимости), устройства сигнализации, блокировки и связи, обеспечивающие бесперебойное и безопасное движение поездов. На входах в железнодорожном тоннеле обделка сопрягается с порталами, укрепляющими лобовые откосы и архитектурно оформляющими тоннель. Для безопасного обслуживания и содержания железнодорожного тоннеля в нём сооружают камеры для хранения и укрытия оборудования, используемого при эксплуатации и ремонте, а также ниши для врем, укрытия персонала.
Большое значение имеет защита железнодорожного тоннеля от поступления в них поверхностных и подземных вод. Для этого применяют осушение горного массива, уплотнение окружающих горных пород, гидроизоляцию. При осушении массива организуют поверхностный водоотвод и дренирование подземных вод (посредством дренажных штолен, скважин, заобделочных прорезей). Уплотнение горных пород в окрестности железнодорожного тоннеля приводит к образованию вокруг тоннельной выработки водоупорного тампонажного слоя. Для этого проводят цементацию, глинизацию, силикатизацию или битумизацию пород, а также нагнетают растворы непосредственно за обделку.
Гидроизоляция монолитных тоннельных обделок обеспечивает их полную герметизацию. Наружную гибкую гидроизоляцию помещают между обделкой и полостью выработки, выровненной слоем цементно-песчаного раствора. Внутреннюю гидроизоляцию, которая в зависимости от применяемых материалов может быть жёсткой или гибкой, устраивают по внутреннего поверхности обделки. Жёсткая гидроизоляция из слоя торкрет-раствора, армированного стальной сеткой, целесообразна в трещиностойких конструкциях обделок. В иных конструкциях и при гидростатическом давлении св. 0,15 МПа устраивают гибкую гидроизоляцию, прижимаемую к обделке ж.-б. рубашкой, воспринимающей гидростатическое давление. В качестве гибкой гидроизоляции используют рулонный гидроизол и металлоизол на битумной мастике, гидростеклоизол, наклеиваемый оплавлением битумного слоя, нанесённого на основу из стеклоткани, и полимерные плёнки, свариваемые по стыкам. При гидроизоляции сборных обделок производят чеканку швов расширяющимся цементом, установку в болтовых отверстиях и отверстиях для нагнетания сферические шайб и пробок с асбобитумными или полиэтиленовыми уплотнителями.
Верхнее строение пути в железнодорожном тоннеле проектируют, как и для открытых участков ж. д. Однако в связи с трудностью ведения ремонтных работ в тоннеле разработаны более долговечные безбалластные конструкции на плитах.
В транспортной зоне железнодорожного тоннеля скапливаются вредные вещества, выделяемые при прохождении поездов, а также иногда токсичные газы, проникающие из окружающих пород. Кроме того, в тоннелях обычно повышены влажность и температурa воздуха. Для создания норм, условий эксплуатации в железнодорожном тоннеле осуществляется естественный или принудит, вентиляция. Если воздухообмен требуется только для компенсации тепловыделений, то предельная температура удаляемого из тоннеля воздуха принимается равной 35 °С. Систему вентиляции выбирают в зависимости от длины железнодорожного тоннеля и вида тяги. Вентиляцию с механическим побуждением назначают: для тепловозной тяги — при длине тоннеля 300—1000 м в случае, если расчёты показывают необходимость в искусств, проветривании, и в обязательном порядке, если длина тоннеля св. 1000 м; для электровозной тяги — при длине тоннеля св. 1000 м и при обосновании расчётом. При меньшей длине тоннеля используется естественная вентиляция, которая создаётся под действием теплового, барометрического и ветрового напоров. Эти природные факторы непостоянны, потому естеств. проветривание не всегда эффективно и заметно ухудшается при длине тоннеля св. 1000 м. Естественная вентиляция зависит также от поршневого действия поезда: при его движении в направлении потока воздуха — улучшается, а в противоположном — ухудшается.
В железнодорожном тоннеле устраивают электрическое стационарное освещение с горизонтальной освещённостью на уровне головки рельсов не менее 1 лк. Питание силовых и осветит, сетей в железнодорожном тоннеле осуществляют переменным током напряжение 380/220 В от ближайших источников: тяговой подстанции, энергетические системы, промышленных и др. электростанций, а также от собств. электростанций, расположенных вблизи железнодорожного тоннеля.
Системы сигнализации, блокировки и связи в железнодорожном тоннеле однотипны с принятыми для всего участка железнодорожной линии, на которой он расположен.
Технология строительства железнодорожного тоннеля определяется гл. обр. геологические и гидрогеологические условиями, а также технико-экономических факторами. Применяют два основные способа производства работ: горный и щитовой. При строительстве подводных железнодорожных тоннелей рационально также использование способа опускных секций, а при вооружении глубоких вводов в черте города — открытого способа. О сооружении железнодорожного тоннеля см. в ст. Тоннелестроение.