الجيولوجيا الهندسية وأهم مجالاتها
الجيولوجيا الهندسية هي ببساطة أحد أفرع العلوم التطبيقية التي تدمج بين علمي الجيولوجيا (علم الأرض) والهندسة المدنية، ويتم فيها تطبيق علوم الجيولوجيا على مجال الدراسات الهندسية لضمان الأخذ بالعوامل الجيولوجية المتعلقة بموقع الأعمال الهندسية وتصميمها وإنشائها وتشغيلها وصيانتها وأخذها في الاعتبار.
مجالات علم الجيولوجيا الهندسية
الدراسات والتحليلات الجيولوجية والجيوتقنية
يختص علم الجيولوجيا الهندسية بتوفير الدراسات والتحليلات الجيولوجية والجيوتقنية المتعلقة بمواقع عمليات التنمية العقارية وإنشاء أنواع مختلفة من الهياكل البنائية المتعلقة بمشاريع المدن الكبرى مثل السدود والجسور والمباني الكبيرة.
تفاعلات بنية الأرض
يدور العلم الهندسيالجيولوجي بشكل رئيسي حول تفاعلات بنية الأرض في مواقع الإنشاءات المعمارية الهندسية، ويتم التحقيق في كيفية تأثير الظواهر الجيولوجية السطحية على الهياكل البنائية والأنشطة البشرية.
يمكن إجراء دراسات الجيولوجيا الهندسية خلال مراحل التخطيط وتحليل الأثر البيئي والتصميم الهندسي، وذلك عند الشروع في إنشاء المشاريع الإنشائية المختلفة، ونحتاج تلك الدراسات خلال مراحل البناء لمشاريع الأشغال العامة والخاصة ومراحل ما بعد البناء، في كل هذا نحتاج عملية التحليل الجيولوجي الكامل للمواقع.
فوائد الجيولوجيا الهندسية
تسهم الدراسات التي تقدمها الجيولوجيا الهندسية أساسا في دراسة وتقدير المخاطر الجيولوجية والتقنية وخصائص المواد في مواقع البناء. وتتناول استقرار الانهيارات الأرضية والمنحدرات وتحليل معدلات التآكل واحتمالية حدوث الفيضانات أو تسرب المياه أو وقوع الزلازل في منطقة المشروع لتجنب الخسائر المستقبلية بأكبر قدر ممكن.
دراسات الجيولوجيا الهندسية
يتم إجراء دراسات الجيولوجيا الهندسية بواسطة جيولوجي أو جيولوجي هندسي متعلم ومدرب ولديه خبرة في التعرف على العمليات الطبيعية وتفسيرها وفهم وإدراك كيفية تأثير هذه العمليات على الهياكل التي يصنعها الإنسان (والعكس صحيح) ومعرفة طرق التخفيف من المخاطر الناجمة عن الظروف الطبيعية أو التي من صنع الإنسان.
يكون الهدف الرئيسي لأخصائي الجيولوجيا الهندسية هو حماية الأرواح والممتلكات من الأضرار التي تسببها الظروف الجيولوجية المختلفة والكوارث الأرضية، مثل الفيضانات والزلازل والتآكل.
ترتبط ممارسة الجيولوجيا الهندسية بشكل وثيق بممارسة الهندسة الجيولوجية والهندسة الجيوتقنية. وعلى الرغم من وجود بعض الاختلافات في محتوى التخصصات، إلا أنها ليست كبيرة وتعتمد على خبرة وتدريب المتخصص.
دور المهندس الجيولوجي
يقوم المتخصص في الجيولوجيا الهندسية بدور مهم في دراسة تضاريس الأرض والعمليات الجيولوجية لتحديد المخاطر الجيولوجية المحتملة والمخاطر المرتبطة بها من الأنشطة البشرية، والتي قد تؤثر بشكل كبير على الهياكل الحضرية والتنمية البشرية. يوفر الخلفية الجيولوجية للمهندس الجيولوجي فهما لكيفية عمل الأرض، وهو أمر حاسم للتخفيف من المخاطر المرتبطة بالبيئة.
يتلقى العديد من جيولوجيي الهندسة تدريبًا متخصصًا في ميكانيكا التربة وميكانيكا الصخور والتكنولوجيا الجيولوجية والصرف والهيدرولوجيا والهندسةالمدنية. يتيح هذا التدريب للجيولوجيين الهندسيين القدرة على فهم وتقليل المخاطر المرتبطة بتفاعلات بنية الأرض.
أهمية الجيولوجيا الهندسية
يتطلب بناء المشاريع الهندسية المدنية الكبيرة معرفة جيولوجيا المنطقة المختارة التي سيتم فيها البناء، ويُمكن أيضًا استخدام معلومات جيولوجية لاختيار المنطقة الأكثر مناسبة من الناحية الجيولوجية لإنشاء المشاريع، وتُساعد جيولوجيا المنطقة في تحديد موقع وطبيعة كل من الهياكل التالية
- السدود.
- أسس البناء.
- الطرق.
- والسكك الحديدية.
فباختصار، الجيولوجيا الهندسية تساعد على ضمان نموذج مستقر للمشاريع الهندسية المختلفة وفعال من حيث التكلفة لمشاريع البناء. يعد جمع المعلومات الجيولوجية لموقع المشروع أمرًا مهمًا في مرحلة التخطيط والتصميم والبناء للمشروع الهندسي. إن إجراء مسح جيولوجي تفصيلي للمنطقة قبل بدء المشروع سيقلل التكلفة الإجمالية للمشروع. عادة ما ترتبط المشاكل الأساسية الشائعة في الخزانات والجسور والمباني الأخرى بشكل مباشر بجيولوجيا المنطقة التي تم إنشاؤها فيها.
الهندسة المدنية والجيولوجيا
قد يثير استفسار بعض الأشخاص حول العلاقة بين الهندسة المدنية والجيولوجيا، حيث يبدوان في البداية كفروع متنازعة في المجالات العلمية. والسبب في ذلك هو أن بعض أعمال الهندسة المدنية تتطلب حفرا في التربة والصخور، وتشمل تحميل الأرض بالمباني. في بعض الحالات، يمكن استخدام الصخور المحفورة كمواد بناء، وفي حالات أخرى، قد تشكل الصخور جزءا أساسيا من المنتج النهائي، مثل الطرق السريعة والمباني.
يتطلب الأمر الكثير من التخطيط والتصميم والبناء والتكاليف لضمان أمن وسلامة المشروع، حيث تعتمد بشكل حاسم على الظروف الجيولوجية التي سيتم فيها البناء، بالإضافة إلى ضرورة دراسة جيولوجيا المنطقة بدقة.
بالتالي، ليس من الكفاية أن يكون المهندس المدني حاضراً فقط لإنجاز مشاريع المدن، ولكن يجب أن يكون هناك شخص متخصص في الجيولوجيا إلى جانب الهندسة، أي خبير في الجيولوجيا الهندسية المؤهل بما فيه الكفاية لدراسة جوانب المشروع بشكل كامل.
تاريخ الجيولوجيا الهندسية
تعود أقدم التطبيقات للجيولوجيا الهندسية إلى أكثر من خمسة آلاف سنة، بالتحديد إلى القدماء المصريين الذين استخدموا هذا العلم للتخفيف من آثار الفيضانات التي تعرضت لها البنايات الضخمة مثل الأهرامات بسبب نهر النيل. وتوجد أيضا سجلات تشير إلى استخدام الرومان والأوروبيين في العصور الوسطى لتطبيقات الجيولوجيا الهندسية في مجموعة واسعة من أعمالهم ومشاريعهم، واستخدموها أيضا لاستخراج الموارد المعدنية ودعم الحملات العسكرية.
تطبيقات الجيولوجيا الهندسية
تلعب الجيولوجيا الهندسية دورًا مهمًا في المواقع الزراعية الواسعة المعروفة باسم `الحقول الخضراء`، حيث يمتد موقع المشروع لعدة كيلومترات فوق التربة غير المطورة نسبيًا.
وكذلك الحال عند تصميم الأنفاق والقنوات وبناء الطرق السريعة، كمثال: في قسم الطريق السريع M9 الذي يربط إدنبره وستيرلنغ، والذي يعبر مواقع الصخر الزيتي المهجورة، تم إعادة ترميم وتصميم هذا الطريق بناءً على نصيحة أخصائي الجيولوجيا الهندسية الحكوميين، مما أدى إلى تحقيق نسبة أمان أعلى وفعالية أكبر.
بالنسبة للمشروعات الصغيرة أو تلك التي تتطلب البناء فوق موقع محدود من الأرض، فإن الطلبات على الخبرة الجيولوجية للمقاول أو الحاجة إلى المشورة الجيولوجية ستكون أقل ولكن لن تكون منعدمة الأهمية تماما، ففي مثل هذه الحالات قد يكون فحص الموقع عن طريق حفر وتحليل العينات تمهيدًا ملائمًا للمبنى.
راتب المهندس الجيولوجي
إذا كنت تفكر في تخصص الجيولوجيا الهندسية، فهذه فكرة جيدة، ففي الحالات العادية، يمكن أن يصل متوسط راتب أخصائي الجيولوجيا الهندسية والتعدين والهندسة العلمية إلى حوالي 84,300 دولار، ويمكن أن يصل إلى 136,800 دولار بزيادة 10%.
وظيفة المهندس الجيولوجي
غالبًا ما يعمل هؤلاء المتخصصون في الجيولوجيا الهندسية في مناصب استشارية لشركات الهندسة المدنية أو البيئية.
يتم توظيف العديد منهم في الإدارات الطرق السريعة والوكالات البيئية وخدمات الغابات والعمليات المائية، كما أن لديهم فرص كبيرة في التوظيف في المشاريع الهندسية المدنية التابعة للحكومات.
عادة ما يعتمد الصناعات الإنشائية الكبيرة على المهندسين الجيولوجيين لضمان استقرار أسس المباني وتوافق أنواع الصخور والتربة مع مواقع بناء الأنفاق والجسور والمنشآت الشاهقة. يجب أن تتحمل تلك المنشآت الزلازل وانهيارات التربة وكل الظواهر الأرضية الأخرى التي قد تهدد المنشآت، بما في ذلك التربة المتجمدة والمستنقعات.
بالإضافة إلى ابتكار طرق أفضل لبناء وإدارة مدافن النفايات النووية والعضوية، يمكن للمهندسين الجيولوجيين أيضاً ابتكار طرق أكثر أمانًا للتخلص من مياه الصرف الصحي وإدارة الموادالكيميائية السامة والقمامة، وقد يخططون ويصممون أنفاقًا للتنقيب.
الجيولوجيا الهندسية والمياه الجوفية
تعتبر المياه الجوفية مجالًا آخر يمكن لأخصائي الجيولوجيا الهندسية العمل فيه، إذ تحتاج الصناعات والمزارع إلى مصادر موثوقة للمياه التي تتطلب في بعض الأحيان بناء السدود أو حفر الآبار. ويتطلب هذا بالتأكيد دراسة لجيولوجيا المنطقة والطرق الأفضل للحفر والتنقيب.
يتولى هؤلاء المهندسون تنظيم إمدادات المياه للسدود الكهرومائية، حيث يقومون بتصميم السدود والعمل على منع تآكل الشواطئ.
تُعد الجيولوجيا الهندسية من المجالات الحيوية، حيث ساهمت في بناء الحضارة البشرية منذ القدم وساعدت في تجنب مخاطر الظواهر الطبيعية بشكل كبير، مما جعل عملية بناء المشاريع الكبرى التي تسهل حياة الإنسان المعاصر أكثر سهولة وأمانًا.