Книга Джорджа Л. Воуза «Справочник по железнодорожному строительству для американских инженеров» представляет собой капитальное и детальное руководство, излагающее в максимально практичной форме все необходимые инструкции, правила, таблицы и формулы для изыскания, проектирования, строительства, оборудования и эксплуатации железных дорог. В предисловии автор отмечает, что американские инженеры часто не имеют специального образования для своего дела или не умеют применять чистую науку на практике. Книга ориентирована на специалистов, знакомых с элементами арифметики, геометрии, алгебры и механики, и служит настольным компасом, предоставляя готовые числовые результаты для расчета прочности деревянных, каменных и железных мостов, устоев, пирсов, подпорных стен, верхнего строения пути и паровозов.
В качестве базы автор использовал труды лучших европейских и американских инженеров и исследователей, включая Гауэра, Навье, Вика, Тредголда, Барлоу, Тоттена, Фэрберна, Ходжкинсона, Кларка и Ларднера, а также многочисленные отчеты американских инженеров. Введение книги освещает историю возникновения и стремительного прогресса железных дорог с 1825 года, когда была открыта дорога Стоктон и Дарлингтон в Англии, до масштабного развертывания сети в США к 1856 году, насчитывавшей 23 000 миль путей, тысячи локомотивов и сотни тысяч вагонов. Подробно анализируется экономическое и социальное влияние железных дорог на общество: стимулирование сельскохозяйственного производства, снижение транспортных расходов, расширение зоны расселения населения вокруг крупных городов, балансировка спроса и предложения, а также высокая безопасность путешествий по сравнению с дилижансами и пароходами.
Первая глава посвящена предварительным операциям и рекогносцировке местности, определению общего рельефа, выбору оптимальных градиентов и барометрическому нивелированию по таблицам Олтмана для быстрого нахождения относительных высот саммитов. Вторая глава раскрывает методику полевых изысканий, топографического рисования и составления планов горизонтов для правильного определения крутизны склонов и проектирования продольного профиля с учетом минимизации подъемов и спусков. Рассматриваются методы экватирования уклонов и кривых к эквивалентной длине горизонтального пути с учетом затрат энергии и мощности локомотивов. Третья глава рассматривает детальную разбивку кривых на местности, расчет радиусов, тангенсов, кривизны, введение поправок на сопротивление от кривых по методу МакКаллума и Кларка, а также сравнение конкурирующих вариантов трассировки на примере реальных участков Нью-Йоркской и Эриенской железной дороги.
Четвертая глава содержит полные и исчерпывающие тексты технических спецификаций на земляные работы и кладку, а также подробную спецификацию верхнего строения пути и типовой контракт на выполнение подрядных работ. Пятая глава описывает практическую разбивку работ на местности: вынесение кольев через каждые сто футов на прямых и пятьдесят на кривых, установку откосников для выемок и насыпей, разбивку сложных устойных стен мостов и крыльев устоев в восьми различных случаях, а также точное поддержание осевой линии в туннелях с помощью отвесов и стальных струн. Шестая глава посвящена теории и практике земляных работ: формулам расчета объемов грунта в выемках и насыпях с использованием призмоидальной формулы, учету усадки материалов, правилам транспортировки грунта, определению средней дальности возки, а также проектированию систем поверхностного и подпочвенного дренажа. Седьмая глава детально освещает скальные работы и буровзрывные методы: бурение шпуров ручным и паровым инструментом, расчет зарядов черного пороха по правилам генерала Бёргойена, забойку шпуров глиной и сухим песком, применение электрического зажигания для масштабных взрывов, описание подрыва скалы Раунд-Даун в Дувре силой 8,5 тонн пороха, а также особенности сооружения туннелей в сложных грунтах, организацию вертикальных шахт, водоотлива и вентиляции.
