معرفی رشته زمین شناسی مهندسی

در واقع کاربرد مفاهیم و داده‌های زمین‌شناسی در کارهای مهندسی به ویژه در مهندسی عمران، مهندسی معدن و مهندسی نفت می‌باشد.

باید توجه داشت که محیط زمین شناسی اطراف یک سازه به دو صورت با آن در ارتباط است؛ یکی توسط مصالح زمین شناسی یعنی سنگ، خاک و آب، و دیگری فرآیند ها و مخاطرات زمین شناسی مثل سیل، زمین لرزه، حرکات دامنه ای و مانند آن.

در بسیاری از پروژه‌های مهندسی که به ساختار زمین در آن محل مربوط می‌شود، مثلاً برای ساخت سازه‌های عظیم (سدها، پل‌های با دهانه زیاد، نیروگاه‌ها، سازه‌های صنعتی)، معادن، حفاری چاه‌های عمیق (نفت، گاز و ژئوترمال) نیاز به درک و درنظر گرفتن ساختارهای زمین‌شناسی با آگاهی از جنبه‌های مهندسی موضوع می‌باشد.

دامنه فعالیت‌های زمین‌شناسی سه موضوع کلی را در بر می‌گیرد:

-ژئو تکنیک

-ژئو مکانیک

-ژئو دینامیک

در موضوع ژئومکانیک مطالعه رفتار مکانیکی خاک‌ها و سنگ‌ها در مقابل نیروهای وارد به آن‌ها، مورد توجه قرار می‌گیرد. این موضوع خود شامل دو شاخه مکانیک خاک و مکانیک سنگ می‌شود.

مطالعه فعالیت‌های فعال زمین‌شناسی که تاثیر مستقیمی در شرایط محیطی دارند و نحوه برخورد با آن هاموضوع اصلی بحث ژئودینامیک می‌باشد. فعالیت‌های فعال زمین‌شناسی به طور کلی شامل زمین لرزه‌ها، آتشفشان‌ها، ناپایداری دامنه‌ها، فرسایش، هوازدگی و ... می‌باشد.

در بحث ژئوتکنیک رفتار مکانیکی سنگ‌ها و خاک‌ها در محل اجرای طرح‌های مهندسی و نحوه بهسازی شرایط زمین در محل اجرای طرح‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. زمین‌شناسی مهندسی یا ژئوتکنیک علم رفتارشناسی سد، تونل، پی ساختمان، سازه‌های مهندسی و صنعتی می باشد.

برخی از مولفین زمین شناسی مهندسی را سهواً به جای ژئو تکنیک بکار می برند .عمده ترین مسائلی که مهندسی ژئو تکنیک با آن درگیر است عبارت است از: آماده سازی (ساختگاه) برای احداث سازه، آگاهی از تاثیر احداث سازه بر بناها و تاسیسات موجود در اطراف آن، طراحی پی های کم عمق و عمیق، مسایل مربوط به پایداری دامنه های طبیعی یا مصنوعی، سازه های نگاه دارنده سطحی و تونل ها و فضاهای زیرزمینی است.

تاریخچه ی این رشته

از قرنها پیش معماران و سازندگان بناها بر این نکته معترف بودند که برای جلوگیری از نشست، کج شدن یا فرو ریختن ساختمانشان محتاج آگاهی از شرایط زمین هستند. البته ساختمانهای قدیمی همواره با توجه به تجربیات سازنده بنا و اغلب به روش آزمون و خطا احداث می‌شد. در سال 1776 و زمانی که «کولن» برای اولین بار تئوریهای مربوط به فشار زمین را ارائه داد، استفاده از روشهای تحلیلی در بررسی زمین آغاز شد.

بررسی‌های کولن بر روی دیواره‌های حائل نشان داد که وقتی دیوار حائلی کج می‌شود، گوه‌ای از خاک ناپایدار در پشت آن ایجاد می‌گردد که یک طرف آن، دیوار و سمت دیگر آن یک سطح گسیختگی است. کولن فشار اولیه وارده به دیوار را به وزن گوه و مقاومت برشی در امتداد سطح برش، که برحسب اصطکاک داخلی بیان نمود، مربوط کرد. در سال 1871 «اتو مور» فرضیه‌ای عمودی برای مقاومت مصالح زمین شناسی در برابر گسیختگی ارائه داد.

سالها گذشت تا آنکه «ترزاقی» مکانیک خاک را به صورت شاخه‌ای از مهندسی عمران مطرح نمود. دانش مکانیک خاک با اولین کنفرانس بین المللی در مورد مکانیک خاک و مهندسی پی که در سال 1936 میلادی در دانشگاه هاروارد آمریکا برگزار شد، در سطح جهانی تثبیت گردید.

واژه «ژئوتکنیک» اولین بار در سال 1948 میلادی توسط انستیتوی مهندسان ساختمان بریتانیا به کار گرفته شد و به تدریج مفهوم آن غنای بیشتری یافت، تا اینکه در سال 1974 «مهندسی ژئوتکنیک» به عنوان رشته‌ای خاص توسط انجمن مهندسان ساختمان ایالات متحده امریکا نیز به رسمیت شناخته شد. امروزه واژه ژئوتکنیک به مفهوم مجموعه‌ای مشتمل بر سه دانش مکانیک خاک، مکانیک سنگ و زمین شناسی مهندسی به کار گرفته می‌شود.

زمینه کاری مرتبط با این رشته

در پروژه های مهندسی زمین شناس مهندسی از همان نخستین مراحل طراحی تا زمان تحویل سازه یا پروژه اجرا شده به صاحب کار درگیر آن است انتخاب محل پروژه، ارزیابی مصالح ساختمانی، تحقیق در مورد زمین شناسی محل، ارزیابی صحرایی طرح و اجرای کار ساختمانی و نظارت بر قرارداد همه در محدوده کار زمین شناس مهندسی قرار می گیرند. مهندس زمین شناس ممکن است برای صاحب کار و یا پیمانکار کار کند و یا نقش مستقلی داشته باشد ولی درهر حال باید از والاترین معیارهای اخلاق حرفه ای پیروی کند.

زمین شناسی مهندسی در مسایل زیست محیطی

زمین شناس مهندسی در مطالعات ارزیابی زیست محیطی نقش مهمی بر عهده دارد. او در مورد مسایل مربوط به تأثیرات وارد بر آب زیرزمینی، فرسایش و رسوب گذاری، پایداری شیب و دیگر مخاطرات و فرآیندهای زمین شناسی طرف سۆال قرار می گیرد.

در سال های اخیر برنامه ریزان توسعه و مهندسان برای کمک به ارزیابی تاثیر محیط زیست بریک پروژه خاص به زمین شناسان مهندسی روی آورده اند. در مورد برخی پروژه ها مانند احداث نیروگاه هسته ای و معادن زغال سنگ لازم است پیش از شروع عملیات یا صدور مجوز معدن کاری به این مشکل بپردازند. در این مورد هم توانایی زمین شناس مهندسی در تفسیر فرآیندهای زمین شناسی و پیش بینی واکنش های این فرآیند ها در تحلیل شرایط زیست محیطی نقش عمده ای دارد.

نقش زمین شناسی مهندسی و مسئولیت‌های حرفه‌ای

زمین شناسی مهندسی واقعیت‌های علمی مشاهده شده یا اندازه‌گیری شده را که سرشت فیزیکی یگانه پوسته زمین را توصیف می‌کند به صورت اطلاعات زمین شناسی در می‌آورد و این اطلاعات را بر تشخیص مرز محدودیت‌های مهم فیزیکی که می‌تواند در طراحی، ساخت و نگهداری هر پروژه مهندسی موثر باشد به دانسته‌های مهندسی تبدیل می‌کند. زمین شناسی مهندسی با ایفای این نقش ویژگیهای زمین شناختی محل اجرای پروژه را که در صورت داشتن شرایط نامطلوب سبب افزایش هزینه و در صورت داشتن شرایط مطلوب سبب کاهش هزینه خواهند شد، مشخص می‌کند.

بدین ترتیب زمین شناسی مهندسی را می‌توان صاحب حرفه‌ای دو سویه نگر در نظر گرفت که از یک سو فرآیندهای زمین شناسی را در نظر دارد و از طرفی محصولات مهندسی مورد نظر اوست.

بطورکلی مسئولیت‌های حرفه‌ای او را بصورت زیر می‌توان خلاصه کرد:

*توصیف محیط زمین شناختی مربوط به پروژه مهندسی

*توصیف مواد زمین، توزیع آنها، و ویژگی های فیزیکی-شیمیایی آنها

*استنتاج پیشینه رویدادهای مۆثر در زمین مواد

*پیش بینی رویدادهای آتی و شرایطی که می‌تواند ایجاد شود

*توصیه مواد معرف برای نمونه برداری و آزمون

*توصیه نحوه‌های کار و عمل با مواد و فرآیندهای گوناگون زمین، توصیه یا ارائه معیارهای طراحی استخراج بخصوص در مورد زاویه شیب های برش در موادی که آزمون مهندسی آنها نامناسب بوده است، یا در جاهایی که عناصر زمین شناسی عامل کنترل پایداری هستند.

*وارسی حین کار ساختمانی برای تحقیق شرایط.

منبع:  roshd، ngdir ، engineergeologist