Почему тоннели метро круглой формы?

Первая и основная причина этого, как уже было отмечено, — технология производства работ. В основном тоннели метрополитенов сооружают используя тоннелепроходческие комплексы, или, попросту, щиты (проходческие щиты). Такой способ работ называется щитовым, это удобно, ведь по сути одна машина и разрабатывает грунт, помогает его извлечению и перемещению из выработки, одновременно служит опалубкой, позволяет монтировать сборные элементы обделки — тюбинги. Ещё есть два классических способа производства работ — горный и открытый. Но об этом потом.

Вернёмся к очертанию тоннелей. Оно более всего зависит от крепости грунта. Если грунт крепкий, скальный, нетрещинноватый, то он оказывает лишь вертикальное давление на обделку тоннеля, поэтому в таких случаях стены устраиваются вертикальными, а верхний свод круглым. Ни в коем случае не квадратным, ведь так в его вершинах возникнут большие изгибающие моменты, и конструкцию нужно будет усиливать. А если грунт слабый, обводнённый, то он помимо вертикального, создаёт и горизонтальное давление. Поэтому здесь стены скругляются для лучшей работы на сжатие, как, например, в арке. В самых слабых грунтах возможно только применение круглых тоннелей, потому что в них давление подобно гидростатическому, то есть действует со всех сторон, — не только сверху, не только с боков, но везде из-за отсутствия связей между частицами грунта.

Подытоживая, скажу, главное — удобство и скорость проходки тоннеля, типизация используемых деталей и удобство их заводского изготовления, но не стоит забывать, что это позволяет проходить и слабые грунты. Надеюсь, не перебрал с терминами.

P. S. Давление от веса грунта и зданий не возрастает с глубиной.