Les strates géologiques se forment par l'accumulation de sédiments et leur durcissement sous pression pendant de nombreuses années. Généralement, plus les strates sont anciennes, plus elles sont dures et stables. Les strates situées juste sous le fond marin sont souvent constituées de sable récemment déposé qui ne s'est pas encore solidifié en roche. Les strates autour de l'archipel japonais sont relativement récentes, et la région est soumise à une activité volcanique et sismique intense, ce qui les rend d'autant plus complexes.
Sur la base d'études géologiques antérieures, les conclusions suivantes peuvent être tirées :
1) La définition des spécifications du tracé est une condition préalable à la sélection du tracé. Les véhicules susceptibles d'être utilisés pour l'exploitation du tunnel comprennent les automobiles, les trains et les autorails, et les spécifications du tracé varient selon la situation. 2)
La circulation d'une automobile dans un tunnel ultra-long soulève des questions d'ergonomie pour le conducteur. De plus, les autorails n'en sont qu'à leurs débuts en phase de test, et leur mise en service n'est pas prévue avant un certain temps.
Par conséquent, à ce stade, nous avons décidé d'utiliser les spécifications du tracé correspondant au tunnel du Shinkansen le plus réaliste.
Plus précisément,
1) la pente maximale est de 20/1000 (une chute de 20 m sur 1000 m), et
2) le rayon de courbure minimal est de 5000 m -
ce qui est suffisant pour accueillir un tunnel routier.
Le principal obstacle au choix du tracé du tunnel Japon-Corée réside dans la présence d'une importante faille avec un profond dénivelé dans le chenal ouest du détroit de Tsushima et dans la présence de couches sédimentaires récentes non consolidées. Afin de s'adapter à cette formation géologique, deux tracés sont envisagés.
Le premier traverserait le substratum rocheux sous les couches sédimentaires non consolidées. La construction serait relativement sûre, mais le tunnel atteindrait des profondeurs importantes, ce qui se traduirait par une longueur totale conséquente. La construction pourrait être réalisée à l'aide de techniques de tunnelage en montagne, intégrant l'injection d'eau dans la masse rocheuse pour l'étanchéité, comme cela a été démontré pour le tunnel de Seikan. Le second tracé traverserait les couches non consolidées et utiliserait la méthode du tunnelier. Dans ce cas, le tunnel serait moins profond, ce qui réduirait sa longueur totale. Cependant, le tunnelier sous haute pression d'eau à des profondeurs supérieures à 150 mètres est sans précédent et de nombreux défis techniques subsistent. Dans les deux cas,
les techniques de tunnelage en montagne, qui consistent à creuser à travers le substratum rocheux, sont probablement réalisables pour la section reliant Kyushu à Iki. Le problème réside dans la manière de franchir les couches sédimentaires plus récentes des chenaux Est et Ouest du détroit de Tsushima. Selon leurs caractéristiques, deux méthodes d'excavation sont envisageables.
Compte tenu des conditions géologiques décrites précédemment, le tracé du tunnel illustré ci-dessus est actuellement proposé. Voici une carte géologique de Kyushu à l'île de Geoje, en Corée du Sud. Le tracé C, qui aboutirait directement à Busan, présente l'inconvénient d'être extrêmement long. Je me concentrerai ici sur l'aperçu géologique du tracé vers l'île de Geoje. Tout d'abord, la
région de Kyushu abrite la couche tertiaire du bassin houiller de Karatsu, dont la surface est recouverte de lave basaltique, et d'autres roches intrusives sont visibles. Des levés magnétiques du chenal d'Iki ont révélé de nombreuses intrusions ignées. Iki est composé du groupe tertiaire d'Iki, également recouvert de lave basaltique. Entre
Iki et Tsushima, dans le chenal Est, se trouve un récif appelé Shichirigasone, et la présence de roches ignées est probable dans les environs. La géologie générale est celle du groupe de Katsumoto du côté d'Iki et du groupe de Taishu du côté de Tsushima. Cependant, une section de couches sédimentaires récentes les sépare, et la contourner nécessiterait de creuser un tunnel assez profond.
Tsushima est principalement constituée du groupe de Taishu, avec un important massif granitique au sud, dont les abords ont subi une hornfelsification. La hornfelsification est un processus d'altération de la roche par la chaleur. Le granite retenant la chaleur, les strates environnantes avec lesquelles il entre en contact sont également soumises à la chaleur. La roche hornfelsée est extrêmement dure. Au large du
chenal occidental de Tsushima, une grande faille s'étend parallèlement à la côte. À l'ouest de cette faille se forme une profonde dépression dans le substratum rocheux, sur laquelle se déposent de nouvelles couches sédimentaires. Ces couches s'accumulent sur le fond marin, telles des flocons de neige, depuis le Pliocène, il y a plus de 2 millions d'années, voire plus tôt, jusqu'à nos jours. Ces formations sont encore en cours de diagenèse et ne se sont pas encore complètement solidifiées en roche. Par conséquent, on suppose qu'elles contiennent une grande quantité d'eau et sont extrêmement friables.
Deux méthodes sont envisageables pour traverser cette zone : creuser à l'aide d'un tunnelier à bouclier à travers la couche sédimentaire ou excaver la roche-mère par des techniques de tunnelage en montagne. Le point le plus profond du chenal ouest se situe à 150 mètres sous l'eau, et un tunnel traversant la roche-mère atteindrait une profondeur de 550 à 600 mètres. On pense que cette roche-mère affleure à une inclinaison d'environ 4 degrés vers la Corée.
D'après cet aperçu géologique général, les problèmes de construction prévus peuvent être résumés comme suit :
premièrement, dans la région de Kyushu, le granit s'est altéré en blocs sableux par endroits, qui pourraient facilement s'effondrer si les eaux souterraines étaient absorbées. Des roches ignées sont présentes sur le fond marin des chenaux d'Iki et de l'Est, et il existe un risque de formation de sources soudaines.
Les ressources en eau sont limitées à Iki et à Tsushima, et les populations dépendent des eaux souterraines pour leurs besoins quotidiens, l'agriculture et la pêche. Il est donc impératif de minimiser l'impact sur l'utilisation des eaux souterraines. Par ailleurs, la gestion des nouvelles couches sédimentaires non consolidées sous le fond marin du chenal occidental constitue sans doute le principal défi pour l'ensemble du projet de tunnel.
Les études géologiques réalisées jusqu'à présent étant générales et qualitatives, la prochaine étape nécessitera des études quantitatives spécifiques, intégrant pleinement les considérations de conception, de budget et de méthode de construction. Les défis à venir peuvent ainsi être résumés en quatre axes :
1) Approfondir la compréhension des propriétés géotechniques de la géologie tout au long du tracé, tant terrestre que sous-marin.
2) Identifier les conditions hydrogéologiques de chaque région afin de traiter les problématiques liées aux eaux souterraines dans les zones terrestres de Kyushu, Iki et Tsushima.
3) Identifier et évaluer les propriétés géologiques et géotechniques des nouvelles couches sédimentaires des chenaux oriental et occidental.
4) Identifier et évaluer la distribution et la structure de la géologie du fond marin ainsi que ses propriétés géotechniques.
Bien que les levés acoustiques marins aient été principalement utilisés jusqu'à présent dans le cadre des levés géologiques marins, leur utilisation seule est insuffisante pour comprendre les propriétés physiques de la géologie. C'est pourquoi les plans futurs prévoient la mise en œuvre de levés sismiques marins en complément.
Concernant la géologie des zones terrestres, des comparaisons stratigraphiques de chaque zone continueront d'être effectuées afin de clarifier la structure géologique entre Kyushu, Iki et Tsushima. Parallèlement, des levés hydrogéologiques seront également menés. De plus, des études géotechniques, adaptées à la méthode de construction, seront réalisées pour les zones terrestres et sous-marines.
L'organisation des levés représente également un défi majeur ; il est nécessaire d'harmoniser les normes topographiques et d'organiser les données des levés effectués jusqu'à présent, tant à terre qu'en mer. Se pose également la question de l'harmonisation des levés entre le Japon et la Corée. Le système de référence de nivellement se situe à Nihonbashi (Tokyo) au Japon et à Incheon en Corée ; il est donc essentiel de bien comprendre la relation entre ces deux pays. C’est pourquoi il sera nécessaire de continuer à promouvoir les échanges entre le Japon et la Corée à l’avenir.
Étude géologique et de construction du tunnel Japon-Corée
Aperçu du tunnel Japon-Corée
