La geología de la ingeniería es la aplicación de la geología al estudio de la ingeniería con el propósito de asegurar que los factores geológicos relacionados con la ubicación, diseño, construcción, operación y mantenimiento de las obras de ingeniería sean reconocidos y contabilizados. Los geólogos de ingeniería brindan recomendaciones, análisis y diseños geológicos y geotécnicos asociados con el desarrollo humano y varios tipos de estructuras. El ámbito del geólogo ingeniero está esencialmente en el área de las interacciones tierra-estructura, o la investigación de cómo los procesos terrestres o terrestres impactan las estructuras y las actividades humanas.
Los estudios de ingeniería geológica pueden realizarse durante la planificación, análisis de impacto ambiental, diseño de ingeniería civil o estructural, ingeniería de valor y fases de construcción de proyectos de obras públicas y privadas, y durante las fases de post-construcción y forenses de los proyectos. Los trabajos realizados por geólogos ingenieros incluyen; evaluaciones de peligros geológicos , geotécnicos , propiedades de materiales, deslizamientos de tierra y estabilidad de taludes, erosión , inundaciones , deshidratación , investigaciones sísmicas , etc. Los estudios de geología de ingeniería son realizados por un geólogo o geólogo de ingeniería que está educado, capacitado y ha obtenido experiencia relacionada con el reconocimiento. e interpretación de los procesos naturales, la comprensión de cómo estos procesos impactan las estructuras hechas por el hombre (y viceversa) y el conocimiento de los métodos para mitigar los peligros resultantes de condiciones adversas naturales o provocadas por el hombre. El principal objetivo del ingeniero geólogo es la protección de la vida y la propiedad contra los daños causados por diversas condiciones geológicas.
La práctica de la ingeniería geológica también está muy relacionada con la práctica de la ingeniería geológica y la ingeniería geotécnica . Si hay una diferencia en el contenido de las disciplinas, radica principalmente en la formación o experiencia del practicante.
Historia
Aunque el estudio de la geología ha existido durante siglos, al menos en su forma moderna, la ciencia y la práctica de la ingeniería geológica solo comenzó como una disciplina reconocida hasta finales del siglo XIX y principios del XX. El primer libro titulado Engineering Geology fue publicado en 1880 por William Penning. A principios del siglo XX, Charles Berkey, un geólogo de formación estadounidense que fue considerado el primer geólogo de ingeniería estadounidense , trabajó en varios proyectos de suministro de agua para la ciudad de Nueva York, luego trabajó en la presa Hoover y en una multitud de otros proyectos de ingeniería. El primer libro de texto de geología de ingeniería estadounidense fue escrito en 1914 por Ries y Watson. En 1921 Reginald W. Brock, el primer Decano de Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia Británica, inició los primeros programas de licenciatura y posgrado en Ingeniería Geológica, y señaló que los estudiantes con una base de ingeniería eran geólogos practicantes de primera clase. En 1925, Karl Terzaghi , un ingeniero y geólogo de formación austriaca, publicó el primer texto en Soil Mechanics (en alemán). Terzaghi es conocido como el padre de la mecánica del suelo, pero también tenía un gran interés en la geología; Terzaghi consideraba que la mecánica del suelo era una subdisciplina de la geología de la ingeniería. En 1929, Terzaghi, junto con Redlich y Kampe, publicaron su propio texto de Ingeniería Geológica (también en alemán).
La necesidad de un geólogo en trabajos de ingeniería ganó atención mundial en 1928 con la falla de la presa St. Francis en California y la muerte de 426 personas. Más fallas de ingeniería que ocurrieron en los años siguientes también provocaron el requisito de que los geólogos de ingeniería trabajaran en grandes proyectos de ingeniería.
En 1951, el Comité Ejecutivo de la División de Ingeniería Geológica de la Sociedad Geológica de América proporcionó una de las primeras definiciones de "geólogo ingeniero" o "geólogo ingeniero profesional" .
La práctica
Una de las funciones más importantes de un geólogo ingeniero es la interpretación de los accidentes geográficos y los procesos terrestres para identificar posibles peligros geológicos y relacionados con el hombre que pueden tener un gran impacto en las estructuras civiles y el desarrollo humano. La formación en geología proporciona al geólogo ingeniero una comprensión de cómo funciona la tierra, que es crucial para minimizar los peligros relacionados con la tierra. La mayoría de los geólogos ingenieros también tienen títulos de posgrado en los que han obtenido educación y capacitación especializadas en mecánica de suelos , mecánica de rocas , geotecnia , aguas subterráneas , hidrología y diseño civil. Estos dos aspectos de la educación de los geólogos ingenieros les brindan una capacidad única para comprender y mitigar los peligros asociados con las interacciones tierra-estructura.
Alcance de los estudios
Se pueden realizar investigaciones y estudios de ingeniería geológica:
- para desarrollos residenciales, comerciales e industriales;
- para instalaciones gubernamentales y militares ;
- para obras públicas como un sistema de drenaje de aguas pluviales, planta de energía , turbina eólica , línea de transmisión , planta de tratamiento de aguas residuales , planta de tratamiento de agua , tubería ( acueducto , alcantarillado , emisario ), túnel , construcción sin zanjas , canal , presa , embalse , cimientos de edificios, ferrocarril , tránsito , carretera , puente , modernización sísmica , instalación de generación de energía, aeropuerto y parque;
- para desarrollos de minas y canteras , presas de relaves, recuperación de minas y excavación de túneles ;
- para programas de restauración de humedales y hábitats ;
- para sitios de remediación de desechos peligrosos gubernamentales, comerciales o industriales;
- para la ingeniería costera , el reabastecimiento de arena , la estabilidad de acantilados o acantilados , el desarrollo de puertos , muelles y muelles;
- para emisario en alta mar , plataforma de perforación y tubería submarina, cable submarino; y
- para otro tipo de instalaciones.
Geopeligros y condiciones geológicas adversas
Los peligros geológicos típicos u otras condiciones adversas evaluadas y mitigadas por un geólogo de ingeniería incluyen:
- ruptura de fallas en fallas sísmicamente activas ;
- sísmicos y terremotos peligros (los temblores de tierra, licuefacción , dando tumbos , propagación lateral , tsunami y seiche eventos);
- deslizamientos de tierra , corrientes de lodo , desprendimientos de rocas , corrientes de escombros y peligros de avalanchas ;
- pendientes inestables y estabilidad de pendientes ;
- la erosión ;
- slaking y tirón de formaciones geológicas, tales como las heladas ;
- hundimiento del suelo (por ejemplo, debido a la extracción de agua subterránea , colapso de sumideros , colapso de cuevas , descomposición de suelos orgánicos y movimiento tectónico );
- volcánicas peligros ( erupciones volcánicas , aguas termales , flujos piroclásticos , flujo de escombros , avalancha de escombros , de emisiones de gases , volcánicas terremotos );
- no rippable o marginalmente rippable roca pesada que requiere la rasgadura o voladuras ;
- suelos débiles y colapsables, fallas en los cimientos;
- agua subterránea poco profunda / filtración; y
- otros tipos de limitaciones geológicas.
Un ingeniero geólogo o geofísico pueden ser llamados para evaluar la excavabilidad (es decir rippability ) de los materiales (roca) de tierra para evaluar la necesidad de pre- voladura durante la construcción de movimiento de tierras, así como los impactos asociados debido a la vibración durante la voladura en proyectos.
Mecánica de suelos y rocas
La mecánica del suelo es una disciplina que aplica principios de ingeniería mecánica, por ejemplo, cinemática, dinámica, mecánica de fluidos y mecánica de materiales, para predecir el comportamiento mecánico de los suelos. La mecánica de rocas es la ciencia teórica y aplicada del comportamiento mecánico de rocas y macizos rocosos; es la rama de la mecánica que se ocupa de la respuesta de las rocas y macizos rocosos a los campos de fuerza de su entorno físico. Los procesos fundamentales están todos relacionados con el comportamiento de los medios porosos. Juntos, la mecánica de suelos y rocas son la base para resolver muchos problemas de ingeniería geológica.
Métodos e informes
Los métodos utilizados por los geólogos de ingeniería en sus estudios incluyen
- mapeo de campo geológico de estructuras geológicas, formaciones geológicas, unidades de suelo y peligros;
- la revisión de literatura geológica, mapas geológicos, informes geotécnicos, planes de ingeniería, informes ambientales , fotografías aéreas estereoscópicas , datos de teledetección, datos del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), mapas topográficos e imágenes de satélite ;
- la excavación, muestreo y registro de materiales de tierra / roca en perforaciones, pozos de prueba de retroexcavadoras y zanjas, zanjas de fallas y pozos de excavadoras;
- levantamientos geofísicos (tales como recorridos de refracción sísmica , levantamientos de resistividad , levantamientos de radar de penetración terrestre (GPR), levantamientos de magnetómetros , levantamientos electromagnéticos , perfiles de sub-fondo de alta resolución y otros métodos geofísicos);
- monitorización de deformaciones como la medición y seguimiento sistemáticos de la alteración en la forma o dimensiones de un objeto como resultado de la aplicación de tensión en él manualmente o con un sistema automático de monitorización de deformaciones ; y
- otros metodos.
El trabajo de campo normalmente culmina con el análisis de los datos y la preparación de un informe geológico de ingeniería, informe geotécnico o informe de diseño, informe de peligro de falla o peligro sísmico, informe geofísico, informe de recursos hídricos subterráneos o informe hidrogeológico . El informe de ingeniería geológica también se puede preparar junto con un informe geotécnico, pero normalmente proporciona el mismo análisis geotécnico y recomendaciones de diseño que se presentarían en un informe geotécnico. Un informe de geología de ingeniería describe los objetivos, metodología, referencias citadas, pruebas realizadas, hallazgos y recomendaciones para el desarrollo y diseño detallado de las obras de ingeniería. Los geólogos de ingeniería también proporcionan datos geológicos en mapas topográficos, fotografías aéreas, mapas geológicos, mapas del Sistema de Información Geográfica (GIS) u otras bases de mapas.
Ver también
- Ingeniería Sísmica
- Geoprofesiones
- Geotecnia
- Ingeniería geotécnica
- Investigación geotécnica
- Hidrogeología
- Publicaciones importantes en ingeniería geológica
- Ingeniería Minera
- Ingeniería petrolera
Referencias
Ingeniería Geológica
- Brock, 1923, La educación de un geólogo: Geología económica, v. 18, págs. 595–597.
- Bates y Jackson, 1980, Glosario de geología: Instituto Geológico Estadounidense.
- González de Vallejo, L. y Ferrer, M., 2011. "Ingeniería Geológica". CRC Press, 678 págs.
- Kiersh, 1991, La herencia de la ingeniería geológica: los primeros cien años: Sociedad Geológica de América; Volumen especial del centenario 3
- Legget, Robert F., editor, 1982, Geology under cities: Geological Society of America; Reseñas en Engineering Geology, volumen V, 131 páginas; contiene nueve artículos de autores independientes para estas ciudades: Washington, DC; Bostón; Chicago; Edmonton; Ciudad de Kansas; Nueva Orleans; Nueva York; Toronto; y Twin Cities, Minnesota.
- Legget, Robert F. y Karrow, Paul F., 1983, Handbook of geology in civil engineering: McGraw-Hill Book Company, 1340 páginas, 50 capítulos, cinco apéndices, 771 ilustraciones. ISBN 0-07-037061-3
- Price, David George, Geología de ingeniería: principios y práctica , Springer, 2008 ISBN 3-540-29249-7
- Prof. D. Venkat Reddy, NIT-Karnataka, Ingeniería en Geología , Vikas Publishers, 2010 ISBN 978-81259-19032
- Boletín de Ingeniería Geología y Medio Ambiente
Modelado geológico
- Wang HF, Teoría de la poroelasticidad lineal con aplicaciones a la geomecánica y la hidrogeología, Princeton Press, (2000).
- Waltham T., Fundamentos de la ingeniería geológica, 2ª edición, Taylor & Francis, (2001).