Geologia ingegneristica - Engineering geology
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La geologia ingegneristica è l'applicazione della geologia allo studio ingegneristico allo scopo di assicurare che i fattori geologici riguardanti l'ubicazione, la progettazione, la costruzione, il funzionamento e la manutenzione delle opere di ingegneria siano riconosciuti e contabilizzati. I geologi ingegneri forniscono raccomandazioni, analisi e progetti geologici e geotecnici associati allo sviluppo umano e a vari tipi di strutture. Il regno del geologo ingegneristico è essenzialmente nell'area delle interazioni terra-struttura, o nell'investigazione di come la terra oi processi della terra influenzino le strutture e le attività umane create dall'uomo.
Gli studi di geologia ingegneristica possono essere eseguiti durante le fasi di pianificazione, analisi di impatto ambientale, progettazione di ingegneria civile o strutturale, ingegneria del valore e costruzione di progetti di opere pubbliche e private, e durante le fasi post-costruzione e forense dei progetti. I lavori completati dai geologi ingegneri includono; valutazioni del rischio geologico , geotecniche , proprietà dei materiali, stabilità di frane e pendii, erosione , inondazioni , disidratazione e indagini sismiche , ecc. Gli studi di geologia ingegneristica sono eseguiti da un geologo o geologo ingegnere che è istruito, formato e ha acquisito esperienza relativa al riconoscimento e l'interpretazione dei processi naturali, la comprensione di come questi processi influiscono sulle strutture create dall'uomo (e viceversa) e la conoscenza dei metodi con cui mitigare i rischi derivanti da condizioni avverse naturali o create dall'uomo. L'obiettivo principale del geologo ingegnere è la protezione della vita e della proprietà contro i danni causati da varie condizioni geologiche.
La pratica della geologia ingegneristica è anche strettamente correlata alla pratica dell'ingegneria geologica e dell'ingegneria geotecnica . Se c'è una differenza nel contenuto delle discipline, risiede principalmente nella formazione o nell'esperienza del praticante.
Storia
Sebbene lo studio della geologia esista da secoli, almeno nella sua forma moderna, la scienza e la pratica della geologia ingegneristica sono iniziate come disciplina riconosciuta solo fino alla fine del XIX secolo e all'inizio del XX. Il primo libro intitolato Engineering Geology fu pubblicato nel 1880 da William Penning. All'inizio del XX secolo Charles Berkey, un geologo di formazione americano considerato il primo geologo ingegneristico americano , lavorò a diversi progetti di approvvigionamento idrico per New York City, quindi in seguito lavorò alla diga di Hoover e a una moltitudine di altri progetti di ingegneria. Il primo libro di testo americano di geologia ingegneristica è stato scritto nel 1914 da Ries e Watson. Nel 1921 Reginald W. Brock, il primo Dean of Applied Science presso l'Università della British Columbia, iniziò i primi corsi di laurea e di laurea in ingegneria geologica, osservando che gli studenti con una base di ingegneria diventavano geologi praticanti di prima classe. Nel 1925, Karl Terzaghi , un ingegnere e geologo di formazione austriaca, pubblicò il primo testo in Meccanica del suolo (in tedesco). Terzaghi è conosciuto come il capostipite della meccanica del suolo, ma aveva anche un grande interesse per la geologia; Terzaghi considerava la meccanica del suolo una sottodisciplina della geologia ingegneristica. Nel 1929, Terzaghi, insieme a Redlich e Kampe, pubblicò un proprio testo di Geologia ingegneristica (anche in tedesco).
La necessità di un geologo sulle opere di ingegneria ha guadagnato l'attenzione mondiale nel 1928 con il fallimento della diga di St. Francis in California e la morte di 426 persone. Altri fallimenti ingegneristici che si sono verificati negli anni successivi hanno anche richiesto ai geologi di ingegneria di lavorare su grandi progetti di ingegneria.
Nel 1951, una delle prime definizioni di "Geologo ingegneristico" o "Geologo ingegneristico professionale" fu fornita dal Comitato esecutivo della Divisione di geologia ingegneristica della Geological Society of America .
La pratica
Uno dei ruoli più importanti di un geologo ingegneristico è l'interpretazione delle forme del terreno e dei processi terrestri per identificare potenziali pericoli geologici e correlati causati dall'uomo che possono avere un grande impatto sulle strutture civili e sullo sviluppo umano. Il background in geologia fornisce al geologo ingegnere una comprensione di come funziona la terra, che è fondamentale per ridurre al minimo i rischi legati alla terra. La maggior parte dei geologi ingegneri ha anche una laurea in cui hanno acquisito un'istruzione e una formazione specializzate in meccanica del suolo , meccanica delle rocce , geotecnica , acque sotterranee , idrologia e progettazione civile. Questi due aspetti della formazione dei geologi ingegneristici forniscono loro una capacità unica di comprendere e mitigare i rischi associati alle interazioni terra-struttura.
Ambito degli studi
Le indagini e gli studi di geologia ingegneristica possono essere eseguiti:
- per sviluppi residenziali, commerciali e industriali;
- per installazioni governative e militari ;
- per lavori pubblici come un sistema di drenaggio delle acque piovane, centrale elettrica , turbina eolica , linea di trasmissione , impianto di trattamento delle acque reflue , impianto di trattamento delle acque , condutture ( acquedotto , fognatura , emissario ), tunnel , costruzione senza scavi , canale , diga , serbatoio , fondazione di edifici, ferrovia , transito , autostrada , ponte , adeguamento sismico , impianto di generazione di energia, aeroporto e parco;
- per lo sviluppo di miniere e cave , diga di inseguimento di miniere , bonifica di miniere e tunnel minerari ;
- per i programmi di ripristino di zone umide e habitat ;
- per siti di bonifica di rifiuti pericolosi governativi, commerciali o industriali;
- per l'ingegneria costiera , il rifornimento di sabbia , la stabilità di scogliere o scogliere marine , sviluppo di porti , moli e lungomare;
- per emissario offshore , piattaforma di perforazione e condotta sottomarina , cavo sottomarino; e
- per altri tipi di impianti.
Rischi geologici e condizioni geologiche avverse
I tipici rischi geologici o altre condizioni avverse valutate e mitigate da un geologo ingegneristico includono:
- rottura di faglia su faglie sismicamente attive ;
- sismiche e terremoti pericoli (scuotimento, liquefazione , lurching , spargimento laterale , tsunami e seiche events);
- frana , colata di fango , frana , colate di detriti e valanghe pericoli;
- pendii instabili e stabilità dei pendii ;
- erosione ;
- spegnimento e sollevamento di formazioni geologiche, come il sollevamento del gelo ;
- subsidenza del suolo (ad esempio a causa del prelievo di acque sotterranee , crollo di doline , crollo di grotte , decomposizione di suoli organici e movimento tettonico );
- vulcaniche pericoli ( eruzioni vulcaniche , sorgenti calde , flussi piroclastici , colate di detriti , detriti valanga , emissioni di gas , vulcaniche terremoti );
- roccia non strappabile o marginalmente strappabile che richiede forti strappi o esplosioni ;
- terreni deboli e cedevoli, cedimenti dei cuscinetti delle fondazioni;
- acque sotterranee poco profonde/infiltrazioni; e
- altri tipi di vincoli geologici.
Un geologo ingegnere o un geofisico può essere chiamato a valutare la possibilità di scavo (ovvero la rippabilità ) dei materiali di terra (roccia) per valutare la necessità di pre- sabbiatura durante la costruzione del movimento terra, nonché gli impatti associati dovuti alle vibrazioni durante la sabbiatura sui progetti.
Meccanica del suolo e delle rocce
La meccanica del suolo è una disciplina che applica i principi della meccanica ingegneristica, ad esempio cinematica, dinamica, meccanica dei fluidi e meccanica dei materiali, per prevedere il comportamento meccanico dei terreni. La meccanica delle rocce è la scienza teorica e applicata del comportamento meccanico delle rocce e degli ammassi rocciosi; è quella branca della meccanica che si occupa della risposta delle rocce e degli ammassi rocciosi ai campi di forza del loro ambiente fisico. I processi fondamentali sono tutti legati al comportamento dei mezzi porosi. Insieme, la meccanica del suolo e delle rocce sono la base per risolvere molti problemi di geologia ingegneristica.
Metodi e reportistica
I metodi utilizzati dai geologi ingegneri nei loro studi includono
- mappatura del campo geologico di strutture geologiche, formazioni geologiche, unità del suolo e pericoli;
- la revisione della letteratura geologica, carte geologiche, rapporti geotecnici, piani ingegneristici, rapporti ambientali , fotografie aeree stereoscopiche , dati di telerilevamento, dati GPS ( Global Positioning System ), mappe topografiche e immagini satellitari ;
- lo scavo, il campionamento e il disboscamento di materiali terra/roccia in trivellazioni trivellate, fosse e trincee di prova per terne, scavi di faglie e fosse di bulldozer;
- geofisici indagini (come sismiche rifrazione traverse, resistività indagini, georadar (GPR) indagini, magnetometro indagini, elettromagnetici indagini, sub-bottom profiling ad alta risoluzione, e altri metodi geofisici);
- monitoraggio della deformazione come misurazione sistematica e rilevamento dell'alterazione della forma o delle dimensioni di un oggetto a seguito dell'applicazione di sollecitazioni su di esso manualmente o con un sistema di monitoraggio automatico della deformazione ; e
- altri metodi.
Il lavoro sul campo è tipicamente culminato nell'analisi dei dati e nella preparazione di un rapporto geologico ingegneristico, rapporto geotecnico o rapporto di progettazione, rapporto sul rischio di guasto o rischio sismico, rapporto geofisico, rapporto sulle risorse idriche sotterranee o rapporto idrogeologico . Il rapporto di geologia ingegneristica può anche essere preparato insieme a un rapporto geotecnico, ma in genere fornisce le stesse analisi geotecniche e le stesse raccomandazioni di progettazione che verrebbero presentate in un rapporto geotecnico. Un rapporto di geologia ingegneristica descrive gli obiettivi, la metodologia, i riferimenti citati, i test eseguiti, i risultati e le raccomandazioni per lo sviluppo e la progettazione dettagliata delle opere di ingegneria. I geologi ingegneri forniscono anche dati geologici su mappe topografiche, fotografie aeree, mappe geologiche, mappe del sistema di informazione geografica (GIS) o altre basi di mappe.
Guarda anche
Riferimenti
Geologia ingegneristica
- Brock, 1923, L'educazione di un geologo: Geologia economica, v. 18, pp. 595-597.
- Bates e Jackson, 1980, Glossario di geologia: American Geological Institute.
- González de Vallejo, L. e Ferrer, M., 2011. "Ingegneria geologica". CRC Press, 678 pp.
- Kiersh, 1991, The Heritage of Engineering Geology: The First Hundred Years: Geological Society of America; Centennial Volume Speciale 3
- Legget, Robert F., editore, 1982, Geologia sotto le città: Geological Society of America; Recensioni in Ingegneria Geologia, volume V, 131 pagine; contiene nove articoli di autori separati per queste città: Washington, DC; Boston; Chicago; Edmonton; Kansas City; New Orleans; città di New York; Toronto; e Città Gemelle, Minnesota.
- Legget, Robert F., e Karrow, Paul F., 1983, Manuale di geologia nell'ingegneria civile: McGraw-Hill Book Company, 1.340 pagine, 50 capitoli, cinque appendici, 771 illustrazioni. ISBN 0-07-037061-3
- Prezzo, David George, Geologia ingegneristica: principi e pratica , Springer, 2008 ISBN 3-540-29249-7
- Prof. D. Venkat Reddy, NIT-Karnataka, Geologia ingegneristica , Vikas Publishers, 2010 ISBN 978-81259-19032
- Bollettino di Ingegneria Geologia e Ambiente
Modellazione geologica
- Wang HF, Teoria della poroelasticità lineare con applicazioni alla geomeccanica e all'idrogeologia, Princeton Press, (2000).
- Waltham T., Fondamenti di geologia ingegneristica, 2a edizione, Taylor & Francis, (2001).