Antes de seguir el progreso del estudio geológico del Túnel Japón-Corea, veamos en qué consisten los estudios geológicos para la excavación de túneles. Generalmente, se recopilan datos existentes. Los datos de los estudios realizados por el gobierno se almacenan en organizaciones como la Autoridad de Información Geoespacial de Japón. También existen datos en poder de universidades. Con los datos recopilados, se crea un mapa geológico general (planta y sección transversal) de la zona donde se excavará el túnel. A partir de este mapa geológico, se realiza un estudio de superficie (véase la foto), que implica visitar la zona en cuestión e investigar la superficie y los sedimentos.
*Estudio de superficie
La creación de una vista en planta geológica genera automáticamente una sección transversal, pero esta es solo provisional. Para obtener mayor precisión, se realizan prospecciones mediante perforaciones y exploraciones con ondas elásticas. Los datos obtenidos se tabulan para cada estrato. Al aplicar estos datos a los patrones de los miles de túneles construidos en Japón hasta la fecha, se revela el tipo de estructura geológica y el método de excavación adecuado para cada estrato. Estos patrones los conservan JR, la Corporación Pública de Construcción Ferroviaria de Japón, la Corporación Pública de Carreteras de Japón, el Ministerio de Construcción, las compañías eléctricas y otras entidades, cada una con sus propios patrones basados en sus propios datos. La construcción de túneles es un proceso totalmente empírico, y una vez obtenidos ciertos valores de la prospección, se determina empíricamente el método de construcción apropiado.
El estudio geológico previo a la decisión sobre la ruta del túnel se denomina "estudio de reconocimiento". Comienza con un estudio de área extensa mediante métodos físicos, por lo que se conoce como exploración geofísica, siendo la exploración por ondas elásticas y la exploración eléctrica los métodos más comunes. La exploración geofísica es un estudio de superficie, mientras que la perforación es un estudio puntual. La exploración por ondas elásticas consiste en generar ondas vibratorias en un punto específico de los estratos geológicos a investigar, por ejemplo, mediante la detonación de explosivos. Estas ondas rebotan tras alcanzar un límite geológico en alta mar y son captadas por un receptor en otro punto. El estado real de los estratos se determina por la velocidad y el patrón de las ondas. La dinamita se utiliza frecuentemente como fuente sísmica para las ondas elásticas. La intensidad de las ondas elásticas es proporcional a la dureza de los estratos; cuanto más duros son los estratos, mayor es la velocidad de propagación de las ondas y menor su amplitud. Por el contrario, cuanto más blandos son los estratos, mayor es la amplitud y menor la velocidad de propagación de las ondas.
Las ondas de vibración se reflejan en las superficies de diferente dureza de los estratos. Incluso dentro de un mismo estrato, la dureza varía según su proceso de formación. Si distintos estratos tienen la misma dureza, no habrá reflexión en sus límites. Si existe una falla, la vibración se reflejará también desde allí. Se realizan estudios hidrológicos para investigar el movimiento del agua dentro de los estratos. Se utiliza un método de prospección física llamado exploración eléctrica. Si se establece un polo positivo en un punto de la superficie terrestre y otro un polo negativo en otro, y se hace pasar electricidad a través del suelo, la forma de onda de la corriente cambiará según la presencia de agua subterránea. Esto permite determinar dónde se acumula el agua y si existen acuíferos subterráneos. Al excavar un túnel a través de una montaña, a menudo se encuentran acumulaciones de agua subterráneas, lo que puede provocar inundaciones. Por esta razón, se realiza una exploración eléctrica en toda la montaña para comprobar la presencia de agua. Se colocan electrodos por toda la montaña formando un patrón similar a una rueda dentada. Una vez identificadas las zonas donde es probable que existan acumulaciones de agua, se puede confirmar su existencia mediante perforaciones.
*Estudio de perforación en tierra
Las ubicaciones para el estudio de perforación (ver foto) se seleccionan entre aquellas consideradas necesarias para crear una sección transversal de los estratos geológicos. En algunos casos, se desconoce el ángulo de extensión subterránea de los estratos visibles en la superficie, y también existen fallas no visibles en la superficie. Una falla es un punto donde los estratos son cortados por movimientos de la corteza terrestre, como los ocurridos durante un terremoto. La ubicación de una falla no puede determinarse únicamente mediante estudios de superficie. Los principales problemas en la construcción de túneles son el agua y las fallas. Se realizan perforaciones para determinar su ubicación.
Los estudios submarinos no pueden realizarse a pie, como en tierra firme. Por lo tanto, primero se lleva a cabo una exploración sónica. Se suspende una fuente sísmica de la parte trasera del buque de prospección y se coloca un receptor de ondas sísmicas flotando detrás. Las ondas sísmicas de explosiones submarinas se reflejan y regresan al fondo marino y a los estratos inferiores. Esto permite investigar la estructura subterránea, al igual que en tierra. Las fuentes de sonido típicas incluyen señales eléctricas y un cañón de agua, que rocía gas a presión. Las señales que rebotan en cada límite se registran y, al compararlas con patrones anteriores, se puede determinar una estructura aproximada.
El dragado, que se realiza en paralelo, consiste en bajar un tubo de acero de aproximadamente 50 cm de diámetro y 3 m de longitud hasta el fondo marino y arrastrarlo con un barco para recoger muestras de roca superficial. Esto se lleva a cabo en la misma zona oceánica que la exploración sónica. Se han realizado aproximadamente 500 experimentos de este tipo en el estrecho de Tsushima. Además, se realizan perforaciones marinas en áreas donde existen anomalías o fallas evidentes. Los estudios de perforación (perforación con extracción de testigos) consisten en excavar un tubo hueco en el suelo y extraer muestras intactas de los estratos subyacentes. Estas muestras se denominan «testigos». Al perforar pozos petrolíferos o aguas termales, el objetivo es simplemente alcanzar el yacimiento o la fuente termal deseada, pero en los estudios geológicos, el objetivo es extraer testigos durante este proceso, por lo que se requiere una excavación cuidadosa.
En el extremo del tubo giratorio hay una cuchilla recubierta de diamantes industriales. Por lo tanto, si se excavan 500 m, se pueden extraer hasta 500 m de testigo. Normalmente, el testigo se extrae excavando 3 m. El diámetro medio del testigo es de 7,5 cm; al principio se utiliza un tubo grueso que se va adelgazando a medida que se profundiza, de modo que el testigo también se va haciendo más fino.
Para perforar en el mar, se utiliza un buque de investigación diseñado específicamente para esta tarea (ver foto). En aquel entonces, Tokai Salvage poseía uno en Japón, pero fue desguazado tras investigar el túnel Japón-Corea en el estrecho de Tsushima. En alta mar, se extienden cuatro cables desde el buque de investigación y se entierran enormes pesos, llamados anillos de anclaje, en el lecho marino para evitar que el buque se mueva hacia adelante, hacia atrás o lateralmente. Durante las perforaciones realizadas en aguas del lado coreano frente a la costa de Tsushima, las corrientes oceánicas eran tan fuertes que uno de los cables se rompió. La mayor dificultad reside en lidiar con el movimiento vertical.
Por este motivo, la perforadora instalada en el propio barco está diseñada para soportar movimientos verticales. Está equipada con potentes resortes para absorberlos. Frente a la costa de Tsushima, a una profundidad de 150 m, se tardaron 40 días en perforar hasta los 500 m por debajo del lecho marino, el mismo tiempo que en tierra firme. Una vez
recopilados todos los datos y elaborados los mapas geológicos y demás documentación, se selecciona la ruta del túnel. Técnicamente, los factores a considerar son la topografía, la geología y los métodos de construcción. Las fallas geológicas y las inundaciones dificultan la construcción y, por lo tanto, aumentan los costos; por ello, se elige una ruta que atraviese la capa de tierra más estable posible. En la práctica, sin embargo, también se tienen en cuenta las condiciones administrativas.
Estudio geológico y de construcción del túnel Japón-Corea
Vista general del túnel Japón-Corea
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