Devido ao espaço fechado de um túnel, os incêndios podem ter efeitos muito graves para os utilizadores. Os principais perigos são a produção de gás e fumaça, e mesmo baixas concentrações de monóxido de carbono são muito tóxicas. Por exemplo, no incêndio no túnel Gotthard em 2001, 11 pessoas morreram, todas por inalação de fumaça e gás. Mais de 400 passageiros morreram no desastre do trem Balvano, na Itália, em 1944, quando a locomotiva parou em um longo túnel. O envenenamento por monóxido de carbono foi a principal causa de morte. No incêndio no túnel Caldecott em 1982, a maioria das mortes foi causada por fumaça tóxica e não pelo acidente inicial. Da mesma forma, 84 pessoas morreram no incêndio no metrô de Paris em 1904.
Os túneis de veículos motorizados geralmente exigem poços de ventilação e ventiladores elétricos para remover gases de exaustão tóxicos durante a operação de rotina.[5].
Os túneis ferroviários normalmente exigem menos trocas de ar por hora, mas ainda podem exigir ventilação forçada. Ambos os tipos de túneis geralmente possuem disposições para aumentar a ventilação em condições de emergência, como um incêndio. Embora exista o risco de aumentar a taxa de combustão” através do aumento do fluxo de ar, o principal objetivo é fornecer ar respirável às pessoas presas no túnel, bem como aos bombeiros.
A onda de pressão aerodinâmica produzida pelos trens de alta velocidade que entram em um túnel[6] é refletida em suas extremidades abertas e muda de sinal (uma frente de onda de compressão "Compressão (física)") muda para uma frente de onda de rarefação e vice-versa); Quando duas frentes de onda do mesmo sinal se encontram no trem, ocorre um aumento rápido e significativo na pressão atmosférica [7] que pode causar desconforto auditivo[8] aos passageiros e tripulantes. Quando os trens de alta velocidade saem dos túneis, pode ocorrer um forte “estrondo do túnel”, que pode perturbar os moradores próximos à boca do túnel, e é pior nos vales montanhosos, onde o som pode ecoar.
Onde um túnel paralelo separado está disponível, portas de emergência herméticas, mas destrancadas, são frequentemente instaladas para permitir que pessoas presas escapem de um túnel cheio de fumaça para o tubo paralelo.[9].
Túneis maiores e muito utilizados, como o Big Dig Tunnel em Boston, Massachusetts, podem ter um centro de operações dedicado, com funcionários 24 horas por dia, que monitoram e relatam as condições do tráfego e respondem a emergências. Equipamentos de videovigilância são frequentemente utilizados e o público pode visualizar imagens em tempo real das condições do trânsito em algumas rodovias pela Internet.
Uma base de dados de danos sísmicos em estruturas subterrâneas utilizando 217 histórias de casos mostra que as seguintes observações gerais podem ser feitas sobre o comportamento sísmico de estruturas subterrâneas:.
• - As estruturas subterrâneas sofrem muito menos danos do que as estruturas superficiais.
• - Os danos relatados diminuem com o aumento da profundidade da cobertura. Os túneis profundos parecem ser mais seguros e menos vulneráveis a tremores sísmicos do que os túneis rasos.
• - Pode-se esperar que instalações subterrâneas construídas em solo sofram mais danos do que aberturas construídas em rocha competente.
• - Túneis revestidos e cimentados são mais seguros do que túneis rochosos não revestidos. Os danos causados pela agitação podem ser reduzidos estabilizando o solo ao redor do túnel e melhorando o contato entre o revestimento e o solo circundante por meio de rejuntamento.
• - Os túneis são mais estáveis sob carregamento simétrico, o que melhora a interação entre o solo e o revestimento. Atualizar o revestimento do túnel colocando seções mais espessas e rígidas sem estabilizar o solo circundante pode resultar em forças sísmicas excessivas no revestimento. O preenchimento com material não cíclico e medidas de estabilização de rochas podem melhorar a segurança e a estabilidade de túneis rasos.
• - Os danos podem estar relacionados com a aceleração e velocidade máximas do solo, dependendo da magnitude e da distância epicentral do terremoto afetado.
• - A duração de fortes tremores durante terremotos é de extrema importância porque pode causar falhas por fadiga e, portanto, grandes deformações.
• - Movimentos de alta frequência podem explicar a fragmentação local da rocha ou do concreto ao longo dos planos de fraqueza. Estas frequências, que atenuam rapidamente com a distância, podem ser esperadas principalmente a pequenas distâncias da falha causadora.
• - Os movimentos do solo podem ser amplificados ao impactar um túnel se os comprimentos de onda estiverem entre uma e quatro vezes o diâmetro do túnel.
• - Os danos nas bocas dos túneis e seus arredores podem ser significativos devido à instabilidade das encostas.[11].
Os terremotos são uma das ameaças mais temíveis da natureza. Um terremoto de magnitude 6,7 atingiu San Fernando Valley, em Los Angeles, em 1994. O terremoto causou grandes danos a várias estruturas, incluindo edifícios, viadutos de rodovias e sistemas rodoviários em toda a área. O Centro Nacional de Informação Ambiental estima que os danos totais ascenderam a 40 mil milhões de dólares.[12] De acordo com artigo publicado por Steve Hymon do TheSource – Transportation News and Views, o metrô de Los Angeles não sofreu danos graves. A Metro, proprietária do metrô de Los Angeles, emitiu uma declaração por meio de sua equipe de engenharia sobre o projeto e as considerações que envolvem um sistema de túneis. Engenheiros e arquitetos realizam análises exaustivas sobre a intensidade com que esperam que ocorram terremotos na área. Tudo isso faz parte do design geral e da flexibilidade do túnel.
Esta mesma tendência de danos limitados ao metro após um terramoto pode ser observada em muitos outros locais. Em 1985, um terremoto de magnitude 8,1 abalou a Cidade do México; O sistema de metrô não foi danificado e, de fato, serviu como tábua de salvação para o pessoal de emergência e para evacuações. Em 1995, um terremoto de magnitude 7,2 atingiu Kobe, no Japão, sem causar danos aos túneis. Os portais de entrada sofreram pequenos danos, mas esses danos foram atribuídos ao projeto inadequado do terremoto originado na data original de construção, 1965. Em 2010, um terremoto de magnitude 8,8, massivo em qualquer escala, atingiu o Chile. As estações de entrada dos sistemas de metrô sofreram pequenos danos e o sistema de metrô ficou fora de serviço pelo resto do dia. Na tarde seguinte, o sistema de metrô estava operacional novamente.[13].