Инженерная геология

Информацию о журнале см. в разделе «Инженерная геология» (журнал) .

Инженер-геолог изучает керн горной породы на месторождении в Западной Австралии.

Инженерная геология - это применение геологии к инженерным исследованиям с целью обеспечения признания и учета геологических факторов, касающихся местоположения, проектирования, строительства, эксплуатации и обслуживания инженерных сооружений. Инженерные геологи предоставляют геологические и геотехнические рекомендации, анализ и проектирование, связанные с развитием человека и различными типами структур. Область инженерного геолога по существу находится в области взаимодействия земли и конструкции или исследования того, как земля или земные процессы влияют на созданные человеком конструкции и деятельность человека.

Исследования по инженерной геологии могут проводиться на этапах планирования, анализа воздействия на окружающую среду, гражданского или структурного проектирования, расчета стоимости и строительства проектов государственных и частных работ, а также на этапах после завершения строительства и судебно-медицинской экспертизы проектов. Работы, выполненные инженерами-геологами, включают в себя; геологических опасностей оценка , геотехнические исследования , свойства материалов, устойчивость оползней и склонов, эрозия , наводнения , обезвоживание , сейсмические исследования и т. д. Исследования в области инженерной геологии проводятся геологом или инженерным геологом, имеющим образование, подготовку и опыт, связанный с распознаванием и интерпретацией природных процессов, пониманием того, как эти процессы влияют на искусственные конструкции (и наоборот), а также знанием методов. с помощью которых можно уменьшить опасности, возникающие в результате неблагоприятных природных или техногенных условий. Основной задачей инженера-геолога является защита жизни и имущества от ущерба, причиненного различными геологическими условиями.

Практика инженерной геологии также очень тесно связана с практикой инженерно-геологической и инженерно-геологической инженерии . Если и существует разница в содержании дисциплин, то она главным образом заключается в подготовке или опыте практикующего специалиста.

История

Хотя изучение геологии существует уже много веков, по крайней мере, в ее современной форме, наука и практика инженерной геологии как признанная дисциплина возникли только в конце 19 и начале 20 веков. Первая книга под названием «Инженерная геология» была опубликована в 1880 году Уильямом Пеннингом. В начале 20 века Чарльз Питер Берки , геолог по образованию в Америке, считавшийся первым американским инженером-геологом , работал над несколькими проектами водоснабжения Нью-Йорка, затем позже работал над плотиной Гувера и множеством других инженерных проектов. Первый американский учебник по инженерной геологии был написан в 1914 году Райсом и Уотсоном. В 1921 году Реджинальд В. Брок , первый декан факультета прикладных наук Университета Британской Колумбии , начал первые программы бакалавриата и магистратуры в области геологической инженерии, отмечая, что студенты с инженерным образованием становятся первоклассными практикующими геологами. В 1925 году Карл Терцаги , инженер и геолог, получивший образование в Австрии, опубликовал первый текст в журнале «Механика грунтов» (на немецком языке). Терзаги известен как основатель механики грунтов, но он также проявлял большой интерес к геологии; Терзаги считал механику грунтов разделом инженерной геологии. В 1929 году Терцаги вместе с Редлихом и Кампе опубликовали свой собственный учебник по инженерной геологии (также на немецком языке). Инженерная геология - это различные типы горных пород.

Потребность в геологе для инженерных работ привлекла внимание всего мира в 1928 году после разрушения плотины Святого Франциска в Калифорнии и гибели 426 человек. Новые инженерные неудачи, произошедшие в последующие годы, также привели к тому, что инженерам-геологам потребовалось работать над крупными инженерными проектами.

В 1951 году одно из первых определений «инженер-геолог» или «профессиональный инженер-геолог» было предоставлено Исполнительным комитетом Отдела инженерной геологии Геологического общества Америки .

Практика

Одной из наиболее важных ролей инженера-геолога является интерпретация форм рельефа и земных процессов для выявления потенциальных геологических и связанных с ними антропогенных опасностей, которые могут оказать большое влияние на гражданские структуры и человеческое развитие. Образование в области геологии дает инженеру-геологу понимание того, как работает земля, что имеет решающее значение для минимизации опасностей, связанных с землей. Большинство инженеров-геологов также имеют ученые степени, где они получили специальное образование и подготовку в области механики грунтов , механики горных пород , геотехники , подземных вод , гидрологии и гражданского проектирования. Эти два аспекта образования инженеров-геологов дают им уникальную способность понимать и смягчать опасности, связанные с взаимодействием земной конструкции и конструкции.

Объем исследований

Инженерно-геологические изыскания и исследования могут проводиться:

• для жилой, коммерческой и промышленной застройки;
• для правительственных и военных объектов;
• для общественных работ, таких как система ливневой канализации, электростанция , ветряная турбина , линия электропередачи , станция очистки сточных вод , станция очистки воды , трубопровод ( акведук , канализация , водосток ), туннель , бестраншейное строительство, канал , плотина , водохранилище , фундамент здания, железная дорога , транзит , шоссе , мост , сейсмическая модернизация , аэропорт и парк;
• для разработки шахт и карьеров , хвостохранилищ, рекультивации шахт и прокладки шахтных туннелей ;
• для водно-болотных угодий и среды обитания; восстановления программ
• для государственных, коммерческих или промышленных объектов по утилизации опасных отходов;
• для прибрежного строительства , пополнения запасов песка , устойчивости обрывов или морских скал , строительства гавани , пирсов и набережной;
• для морского водовыпуска , буровой платформы и подводного трубопровода , подводного кабеля; и
• для других типов объектов.

Геологические опасности и неблагоприятные геологические условия

Типичные геологические опасности или другие неблагоприятные условия, которые оценивает и смягчает инженер-геолог, включают:

• разрыв разломов на сейсмически активных разломах ;
• сейсмическая и сейсмическая опасность (сотрясение грунта, разжижение , крен, боковое распространение , цунами и сейши );
• оползней , селей , камнепадов , селей и лавин ; опасность
• неустойчивые склоны и устойчивость склонов ;
• эрозия ;
• провисание и пучение геологических образований, например, морозное пучение ;
• грунта проседание (например, из-за забора грунтовых вод , обрушения провалов , обрушения пещер , разложения органических почв и тектонических движений);
• вулканические опасности ( извержения вулканов , горячие источники , пирокластические потоки , селевые потоки , обломочные лавины , вулканических газов выбросы , вулканические землетрясения );
• нераскалываемая или незначительно раскалываемая горная порода, требующая сильного рыхления или взрывных работ ;
• слабые и просадочные грунты, выход из строя несущих фундаментов;
• неглубокие грунтовые воды/просачивание; и
• другие типы геологических ограничений.

Инженер-геолог или геофизик могут быть привлечены для оценки способности к выемке (т. е. способности к разрушению ) грунтовых (каменных) материалов, чтобы оценить необходимость проведения предварительных взрывных работ во время строительства земляных работ, а также связанных с этим воздействий, вызванных вибрацией во время взрывных работ на объектах.

Механика грунтов и горных пород

Основные статьи: Механика грунтов и Механика горных пород.

Механика грунтов — это дисциплина, которая применяет принципы инженерной механики, например, кинематики, динамики, механики жидкости и механики материалов, для прогнозирования механического поведения почв. Механика горных пород — теоретическая и прикладная наука о механическом поведении горных пород и горных массивов; это раздел механики, изучающий реакцию горных пород и горных массивов на силовые поля их физической среды. Все фундаментальные процессы связаны с поведением пористых сред. В совокупности механика грунтов и горных пород является основой решения многих задач инженерной геологии.

Методы и отчетность

К методам, используемым инженерными геологами в своих исследованиях, относятся:

• геолого-полевое картирование геологических структур, геологических образований, почвенных единиц и опасностей;
• обзор геологической литературы, геологических карт, геотехнических отчетов, инженерных планов, экологических отчетов , стереоскопических аэрофотоснимков , дистанционного зондирования данных , данных глобальной системы позиционирования (GPS), топографических карт и спутниковых изображений;
• раскопки, отбор проб и регистрация грунтовых/каменных материалов в пробуренных скважинах, экскаваторных ямах и траншеях, траншеях для разломов и бульдозерных ямах;
• геофизические исследования (такие как сейсмические рефракционные траверсы, удельного сопротивления исследования , георадиолокационные исследования (ГПР), магнитометрические исследования, электромагнитные исследования, профилирование поддона с высоким разрешением и другие геофизические методы);
• мониторинг деформаций - систематическое измерение и отслеживание изменения формы или размеров объекта в результате приложения к нему напряжений вручную или с помощью автоматической системы контроля деформаций ; и
• другие методы.

Полевые работы обычно завершаются анализом данных и подготовкой инженерно-геологического отчета, геотехнического отчета или описания проекта, отчета об опасности разломов или сейсмической опасности, геофизического отчета, подземных вод отчета о ресурсах или гидрогеологического отчета. Отчет по инженерной геологии также может быть подготовлен вместе с геотехническим отчетом, но обычно он содержит тот же геотехнический анализ и рекомендации по проектированию, которые будут представлены в геотехническом отчете. В отчете по инженерной геологии описываются цели, методология, цитируемые ссылки, проведенные испытания, выводы и рекомендации по разработке и детальному проектированию инженерных работ. Инженерные геологи также предоставляют геологические данные на топографических картах, аэрофотоснимках, геологических картах, картах Географической информационной системы (ГИС) или других базах карт.

См. также

• Сейсмостойкая инженерия
• Геологическая инженерия
• Геопрофессии
• Геотехника
• Геотехническая инженерия
• Геотехнические изыскания
• Гидрогеология
• Важные публикации по инженерной геологии
• Горное дело
• Нефтяное машиностроение

Дальнейшее чтение

Инженерная геология

• Брок, 1923, Образование геолога: экономическая геология, т. 18, стр. 595–597.
• Бейтс и Джексон, 1980, Геологический словарь: Американский геологический институт.
• Гонсалес де Вальехо Л. и Феррер М., 2011. «Геологическая инженерия». CRC Press, 678 стр.
• Кирш, 1991, Наследие инженерной геологии: первые сто лет: Геологическое общество Америки; Специальный том 3 к столетнему юбилею
• Леггет, Роберт Ф., редактор, 1982, Геология городов: Геологическое общество Америки; Обзоры по инженерной геологии, том V, 131 страница; содержит девять статей отдельных авторов для этих городов: Вашингтон, округ Колумбия; Бостон; Чикаго; Эдмонтон; Канзас-Сити; Новый Орлеан; Нью-Йорк; Торонто; и города-побратимы, Миннесота.
• Леггет, Роберт Ф. и Карроу, Пол Ф., 1983, Справочник по геологии в гражданском строительстве: McGraw-Hill Book Company, 1340 страниц, 50 глав, пять приложений, 771 иллюстрация. ISBN   0-07-037061-3
• Прайс, Дэвид Джордж, Инженерная геология: принципы и практика , Springer, 2008 г. ISBN   3-540-29249-7
• Проф. Д. Венкат Редди, NIT-Карнатака, Инженерная геология , Vikas Publishers, 2010 г. ISBN   978-81259-19032
• Вестник инженерной геологии и окружающей среды

Геологическое моделирование

• Ван Х.Ф., Теория линейной пороупругости с приложениями к геомеханике и гидрогеологии, Princeton Press, (2000).
• Уолтэм Т., Основы инженерной геологии, 2-е издание, Тейлор и Фрэнсис (2001).