هندسة الجيولوجيا: مقدمة

علم يدعى بدراسة تأثير العوامل الجيولوجية على األنشطة الهندسية. يجمع الجيولوجيا الهندسية بين علم الجيولوجيا والهندسة المدنية لفهم سلوك األرض والصخور والتربة وكيفية تأثيرها على تصميم وتنفيذ المشاريع الهندسية مثل المباني، والطرق، واألنفاق، والسدود، والجسور، ومنشآت أخرى.

ظهرت الجيولوجيا الهندسية كعلم مستقل في القرن التاسع عشر مع تزايد حاجة بناء البنية التحتية خالل الثورة الصناعية. أدركت الحكومات والشركات أهمية الفهم الجيولوجي لتجنب الكوارث الهندسية، مما أدى إلى أهمية أكبر للجيولوجيين في المشاريع الكبرى.

علم أساسي لفهم المخاطر الطبيعية التي قد تؤثر على المشروعات الهندسية. تساعد الجيولوجيا الهندسية على فحص الطبقات الجيولوجية في منطقة المشروع، وتحديد خصائص التربة والصخور، وتقييم المخاطر الجيولوجية مثل الزالزل أو االنهيارات األرضية.

تُستخدم الجيولوجيا الهندسية في مجالات مثل التخطيط العمراني للمدن لتحديد المواقع المناسبة للبناء وتجنب المناطق المعرضة للمخاطر الطبيعية. وتُستخدم في تشييد المباني والهياكل الضخمة لفهم طبيعة التربة والصخور في موقع البناء. كما تُستخدم لتقييم المخاطر الزلزالية وتصميم األنفاق والجسور.

يقوم الجيولوجي الهندسي بجمع وتحليل البيانات الجيولوجية وتقديم توصيات حول اختيار الموقع وتصميم وإنشاء المشاريع الهندسية، يجب أن يكون لديه فهم جيد لخصائص التربة والصخور ومهارات الالزمة لتقييم مخاطر، مثل الصدوع النشطة والزالزل واالنهيارات األرضية.

الهندسة المدنية هي فرع من فروع الهندسة يهتم بتصميم وإنشاء وصيانة البنية التحتية، مثل الطرق والجسور واألنفاق والمباني ومحطات الطاقة والسدود. يعتمد نجاح المشاريع المدنية على فهم الظروف الجيولوجية التي تؤثر على األرض والمواد التي تُبنى عليها هذه المنشآت

تُعد الجيولوجيا الهندسية جزءاً أساسياً في كل مرحلة من مراحل تصميم وتنفيذ المشاريع المدنية، حيث تساعد المهندسين المدنيين على فهم طبيعة األرض والتربة والصخور في الموقع المقترح للبناء وتجنب المخاطر الجيولوجية.

تعتمد الهندسة المدنية على البيانات الجيولوجية ل اختيار مواقع البناء المناسبة‪ ،‬حيث يتم تحديد ما إذا كان الموقع مناسب لتحمل المنشآت المقترحة مثل ناطحات السحاب أو السدود أو الجسور.

تعمل الجيولوجيا الهندسية على تقييم المخاطر الجيولوجية مثل الزالزل واالنهيارات األرضية أو الفيضانات وتقديم حلول لتعزيز البنية التحتية في المناطق الخطرة.

المنحدرات معرضة لخطر االنهيارات، وتُستخدم الجيولوجيا الهندسية في تحديد مدى استقرارها وتقديم حلول لتثبيتها وتحسينها.

تُستخدم المعلومات الجيولوجية لتحديد المواد الطبيعية المناسبة للبناء‪ ،‬مثل اختيار أنواع الصخور والتربة المناسبة الستخدامها في المشاريع الهندسية.

تُستخدم الجيولوجيا الهندسية في تصميم األنفاق ومحطات المترو لتحديد طبيعة الصخور والتربة واختيار تقنيات الحفر المناسبة.

تُعدّ التربة من أهم المواد في المشاريع الهندسية، فهي تُستخدم لبناء األساسات وتشكيل جوانب البنية التحتية، فهم خصائصها الهندسية ضروري لضمان استقرار البناء وجودته.

الخصائص الهندسية للتربة هي مجموعة من الصفات الفيزيائية والميكانيكية التي تحدد كيف تستجيب التربة لالوزان واإلجهادات. هذه الخصائص مهمة لفهم تفاعل التربة مع المنشآت الهندسية وقدرتها على تحمل األحمال.

إن محتوى الرطوبة يشير إلى كمية الماء الموجودة في التربة، ويؤثر بشكل مباشر على الخصائص الميكانيكية للتربة. التربة المشبعة بالمياه قد تكون أقل استقرارًا مقارنة بالتربة الجافة لأنها تصبح أضعف وأكثر عرضة لالنهيارات.

الوزن النوعي للتربة هو نسبة وزن حجم معين من التربة إلى وزن نفس الحجم من الماء. يشير الوزن النوعي إلى كثافة التربة، وكلما زاد الوزن النوعي، زادت صلابة التربة وقدرتها على تحمل األحمال الثقيلة.

التدرج الحبيبي للتربة يشير إلى حجم حبيبات التربة وتُصنف التربة بهذه الطريقة عن طريق قياس حجم حبيباتها باستخدام مناخل معدنية للبحث عن حجم حبيبات التربة وهذا التصنيف يساعد المهندسين في تحديد الخصائص الهندسية للتربة مثل النفاذية وقوة القص

حدود أتربرج تشير إلى كمية الماء في التربة التي تؤثر على طريقة تصرفها وتُصنف التربة بهذه الطريقة باستخدام اختبار أتربرج الذي يقيس حد السيولة و حد اللدونة وهذا التصنيف يساعد المهندسين في تحديد الخصائص الهندسية للتربة مثل قوة القص وقابلية التربة لالنضغاط

هي قدرة التربة على االنضغاط تحت تأثير األحمال، التربة التي تتميز بانضغاطية عالية قد تتعرض للهبوط عند تحميلها باألوزان، مما قد يسبب مشاكل في استقرار المباني.

هي قدرة التربة على مقاومة االنهيار تحت تأثير قوى القص، التربة ذات قوة قص منخفضة قد تتعرض لالنهيارات األرضية في المنحدرات و تُستخدم لمعرفة مدى قدرة التربة على تحمل القوى الافقية مثل بناء السدود و الجدران الاستنادية

النفاذية هي قدرة التربة على السماح للماء بالمرور من خاللها تُستخدم للتأكد من سلوك التربة في وجود الماء وتُستخدم في تصميم أنظمة الصرف وقياس قدرة المياه على التسرب من خالل التربة.

الصخور هي أحد المواد التي تُستخدم بشكل أساسي في التشييد تُستخدم كمواد بناء للمباني واالساسات وتحتاج إلى دراسة خصائصها الهندسية لتحديد قوتها ونفاذيتها و مدى قدرتها على تحمل األحمال اإلنشائية