Las capas geológicas se forman cuando el sedimento se deposita y solidifica bajo presión durante muchos años, por lo que, generalmente, las capas más antiguas son más duras y estables. Las capas justo debajo del lecho marino suelen ser arena recién depositada que aún no se ha convertido en roca. Las capas geológicas alrededor del archipiélago japonés son relativamente recientes en su formación y son complejas debido a la actividad volcánica y sísmica.
Con base en los estudios geológicos realizados hasta ahora, se pueden extraer las siguientes conclusiones:
① Como requisito previo para la selección de la ruta, se deben determinar las especificaciones de la ruta. Los vehículos que pueden circular por túneles incluyen automóviles, trenes y trenes de levitación magnética, pero las especificaciones de la ruta variarán según el caso.
② Existen preocupaciones sobre las limitaciones ergonómicas de los conductores al conducir automóviles a través de túneles extremadamente largos. Además, los trenes de levitación magnética apenas han entrado en la fase de pruebas, y se cree que pasará un tiempo considerable antes de que se pongan en uso práctico.
Por lo tanto, en esta etapa, hemos decidido asumir el túnel más realista del Shinkansen (tren bala) y utilizar sus especificaciones de ruta.
Específicamente,
① la pendiente máxima es de 20/1000 (una caída de 20 m en 1000 m), y
② el radio mínimo de curva es de 5000 m;
esto se puede adaptar fácilmente incluso si se reemplaza por un túnel de carretera.
El principal problema para seleccionar la ruta del túnel Japón-Corea reside en la presencia de una gran falla con un profundo desnivel en el canal occidental del estrecho de Tsushima, y en las capas sedimentarias jóvenes y no consolidadas que se acumulan allí. Para abordar esta formación geológica, se consideran dos posibles rutas.
La primera consiste en excavar el túnel a través del lecho rocoso bajo las capas sedimentarias no consolidadas. En este caso, la construcción se considera relativamente segura, pero se atravesará a una profundidad considerable, por lo que la longitud total del túnel será proporcionalmente mayor. En cuanto a la construcción, se puede excavar utilizando el método de tunelización en montaña combinado con la inyección de impermeabilización de la masa rocosa, método que ya se ha demostrado en el túnel Seikan. La segunda opción consiste en excavar el túnel a través de la capa no consolidada, utilizando el método de tunelización con escudo. En este caso, la profundidad del túnel será menor, por lo que la longitud total será proporcionalmente menor. Sin embargo, la tunelización con escudo bajo alta presión de agua a más de 150 m de profundidad no tiene precedentes, y existen numerosos desafíos técnicos que deben resolverse.
En cualquier caso, se cree que el tramo de Kyushu a Iki puede excavarse utilizando el método de túneles de montaña que excava a través del lecho rocoso. El problema radica en cómo atravesar las capas sedimentarias más recientes en los canales este y oeste del estrecho de Tsushima, y el método de excavación variará según las propiedades de estas capas.
Con base en las condiciones geológicas descritas anteriormente, se han propuesto las rutas de túneles mostradas arriba. Este es un plan geológico desde Kyushu hasta la isla de Geoje en Corea del Sur. Cabe mencionar que la Ruta C es una ruta que va directamente a Busan, pero tiene el inconveniente de ser extremadamente larga. Aquí, me gustaría explicar la descripción geológica limitada a la ruta que va a la isla de Geoje.
Primero, en la región de Kyushu, hay capas terciarias del yacimiento de carbón de Karatsu, y la capa superficial está cubierta de lava basáltica, y también se pueden observar rocas intrusivas. Los estudios magnéticos del canal de Iki han revelado que hay una gran cantidad de intrusiones de roca ígnea. Iki está formada por el Grupo Iki del Terciario, que también está cubierto de lava basáltica.
En el canal oriental entre Iki y Tsushima, hay un arrecife llamado Shichirigasone en el centro, y se espera la presencia de rocas ígneas a su alrededor. La composición geológica general es el Grupo Katsumoto en el lado de Iki y el Grupo Taishu en el lado de Tsushima, pero hay algunas capas sedimentarias más recientes entre medias, por lo que si se intenta evitarlas, el túnel tendrá que excavarse a bastante profundidad.
La mayor parte de Tsushima es el Grupo Taishu, con una gran masa de granito en el sur, y el área circundante se ha transformado en hornfels. La hornfels es el proceso por el cual las rocas se alteran por el calor. El granito está caliente, por lo que los estratos circundantes con los que entra en contacto también se ven sometidos a calor. Las rocas de hornfels son extremadamente duras. En alta mar, en
el canal occidental de Tsushima, una gran falla corre paralela a la costa, y al oeste de ella, el lecho rocoso desciende profundamente y se depositan capas sedimentarias más recientes sobre él. Estas capas sedimentarias más recientes se han depositado continuamente en el lecho marino como nieve que cae desde la época del Plioceno del período Terciario, hace más de 2 millones de años, o incluso antes, hasta el día de hoy. Todavía están en proceso de diagénesis y aún no se han convertido en roca sólida. Por lo tanto, se cree que contienen una gran cantidad de agua y son extremadamente blandas.
Para atravesar esta zona, se consideran dos métodos: excavar a través de la capa sedimentaria utilizando el método de tunelización con escudo, o excavar el lecho rocoso subyacente utilizando métodos de tunelización de montaña. El punto más profundo del Canal Oeste es de 150 m de profundidad, y si el túnel atraviesa el lecho rocoso, la profundidad será de 550-600 m. Se cree que este lecho rocoso se vuelve menos profundo en un ángulo de aproximadamente 4 grados hacia Corea.
Con base en esta descripción general geológica, los problemas esperados durante la construcción se pueden resumir de la siguiente manera.
Primero, en la región de Kyushu, hay lugares donde el granito se ha erosionado en terrones arenosos, y existe el riesgo de que se derrumbe si contiene agua subterránea. Las rocas ígneas se distribuyen en el lecho marino del Canal Iki y el Canal Este, y existe la posibilidad de filtraciones repentinas de agua.
En Iki y Tsushima, los recursos hídricos son limitados y dependen del agua subterránea para el agua potable, la agricultura y la pesca. Por lo tanto, se debe considerar minimizar el impacto en el uso del agua subterránea. Además, cómo lidiar con las capas sedimentarias no consolidadas y de reciente formación bajo el lecho marino del Canal Oeste es posiblemente el mayor problema que afecta a todo el proyecto del túnel.
Los estudios geológicos realizados hasta ahora han sido generales y cualitativos, por lo que la siguiente etapa requerirá estudios específicos y cuantitativos que involucrarán profundamente la consideración del diseño, el presupuesto y los métodos de construcción. Por lo tanto, los desafíos para el futuro se pueden resumir en los siguientes cuatro puntos:
① Primero, fortalecer la elucidación de las propiedades de ingeniería de la geología a lo largo de toda la ruta, tanto en tierra como bajo el agua. ②
Para abordar los problemas de agua subterránea en las áreas terrestres de Kyushu, Iki y Tsushima, comprender las condiciones hidrogeológicas en cada región.
③ Comprender y evaluar las propiedades geológicas y de ingeniería de las capas sedimentarias recién formadas en el Canal Este y el Canal Oeste.
④ Comprender y evaluar la distribución y estructura de la geología en el lecho marino, así como sus propiedades de ingeniería. Cabe señalar que,
si bien los estudios sísmicos de superficie han sido el método principal para los estudios geológicos del lecho marino hasta ahora, esto por sí solo es insuficiente para comprender las propiedades físicas de la geología, por lo que en el futuro, planeamos implementar estudios sísmicos de superficie además de los estudios sísmicos.
Con respecto a la geología del área terrestre, continuaremos la correlación estratigráfica de cada área para aclarar la estructura geológica entre Kyushu, Iki y Tsushima. Al mismo tiempo, continuaremos los estudios hidrogeológicos. Además, planeamos realizar estudios de ingeniería geotécnica correspondientes a los métodos de construcción tanto para las áreas terrestres como para el lecho marino.
La estandarización de los datos de los estudios también es un desafío importante; es necesario unificar los estándares de los estudios y organizar los datos de los estudios realizados hasta ahora en tierra y en el mar. Además, existe el problema de estandarizar los estudios entre Japón y Corea del Sur. El punto de referencia de nivelación se encuentra en Nihonbashi, Tokio (Japón), e Incheon (Corea del Sur), por lo que es necesario comprender con precisión esta relación. Por ello, será preciso seguir promoviendo los intercambios entre Japón y Corea del Sur.
Estudio
geológico y de construcción del túnel Japón-Corea
Vista general del túnel Japón-Corea
proyecto
