الهندسة الجيوتقنية

ما هي الهندسة الجيوتقنية؟

الهندسة الجيوتقنية: هي فرع من فروع الهندسة المدنية المعني بالسلوك الهندسي لمواد الأرض. الهندسة الجيوتقنية مُهمة في الهندسة المدنية، ولكن لها أيضًا تطبيقات في المجالات العسكرية والتعدين والبترول وغيرها من التخصصات الهندسية التي تهتم بالبناء الذي يحدث على السطح أو داخل الأرض.

يبدأ مشروع الهندسة الجيوتقنية النموذجي بمراجعة احتياجات المشروع لتحديد خصائص المواد المطلوبة. ثم يتبع تحقيقًا في الموقع لخصائص التربة والصخور وتوزيع الأعطال والصخور الأساسية في منطقة مُهمة وأسفلها لتحديد خصائصها الهندسية بما في ذلك كيفية تفاعلها مع أو في البناء المقترح. هناك حاجة إلى تحقيقات الموقع لفهم المنطقة التي ستجرى فيها الهندسة أو عليها. يُمكن أن تشمل التحقيقات تقييم المخاطر التي يتعرّض لها البشر والمُمتلكات والبيئة من الأخطار الطبيعية مثل الزلازل والانزلاقات الأرضية والحفر وتسييل التربة وتدفقات الحطام وسقوط الصخور.

المهندسون الجيوتقنيون:

عادةً ما يكون المهندسون الجيوتقنيون خريجين من برنامج الهندسة المدنية لمدة أربع أو خمس سنوات ويحمل بعضهم درجة الماجستير أو الدكتوراه. يكتشف المهندسون الجيوتقنيون تأثير التكوينات الجيولوجية على مشاريع البناء ويستخدمون المعرفة المتقدمة بالعمليات العلمية والرياضية لفحص تكوين الأرض أسفل المباني والهياكل السكنية أو التجارية أو الصناعية وحولها.

ما هي أفرع الهندسة الجيوتقنية؟

• ميكانيكا التربة: هي فرع من فيزياء التربة وميكانيكا الهندسة التي تصف سلوك التربة. وهو يختلف عن ميكانيكا الموائع والميكانيكا الصلبة بمعنى أن التربة تتكوّن من خليط غير متجانس من السوائل (الهواء والماء عادة) والجسيمات (الطين والطّمي والرمل والحصى) ولكن قد تحتوي التربة أيضًا على المواد الصلبة العضوية والمواد الأخرى.
  
• التحقيق الجيوتقني: يقوم مهندسو الجيوتقنية والجيولوجيون الهندسيون بإجراء فحوصات جيوتقنية للحصول على معلومات حول الخصائص الفيزيائية للتربة والصخور الكامنة لموقع تصميم أعمال الحفر والأساسات للهياكل المقترحة، ولإصلاح الضائقة لأعمال الحفر والهياكل الناجمة عن الظروف تحت السطحية.
  
• هندسة الأساسات: يَنقل أساس المبنى الأحمال من المباني والهياكل الأخرى إلى الأرض. يقوم المهندسون الجيوتقنيون بتصميم الأسس بناءً على خصائص الحمل للهيكل وخصائص التربة و حجر الأساس في الموقع.
  
• هياكل دعم الأرض الجانبية: الجدار الاستنادي هو هيكل يحجب الأرض. تعمل الجدران الاستنادية على استقرار التربة والصخور من حركة المنحدر أو التآكل وتوفر الدعم للتغييرات الرأسية أو شبه الرأسية. في بعض الأحيان، تُعتبر خزانات المياه والحواجز هي الهياكل التي تحجز المياه، وفي بعض الأحيان تُعتبر أيضًا جدران عازلة.
  
• أعمال وتحسين الأرض: تشمل أعمال الحفر والتعبئة ورص التربة وتحسين الأرض وهي تقنية تعمل على تحسين الخصائص الهندسية لكتلة التربة المُعالجة. عادة تكون الخصائص المُعدلة هي قوة القص والتصلّب والنفاذية. لقد تطوّر التحسين الأرضي إلى أداة متطوّرة لدعم الأسس لمجموعة متنوعة من الهياكل ويتم تطبيقه بشكل صحيح، أيّ بعد إيلاء الاعتبار الواجب لطبيعة الأرض التي يتم تحسينها ونوع وحساسية الهياكل التي يتم بناؤها، غالبًا ما يُقلّل التحسين الأرضي من التكاليف المباشرة ويوفر الوقت.
  
• استقرار المنحدر: استقرار المنحدر هو قدرة المنحدرات المغطاة بالتربة على الصمود والتحمل. يتم تحديد الاستقرار من خلال توازن إجهاد القص وقوة القص.
  
• الهندسة الجيوتقنية البحرية: تهتم الهندسة الجيوتقنية البحرية بتصميم الأساسات للهياكل التي صنعها الإنسان في البحر، بعيدًا عن الساحل في مقابل الشاطئ أو بالقرب من الشاطئ.
  
• التركيبات الجغرافية: المواد الجيوسينية هي نوع من منتجات البوليمر البلاستيكية المستخدمة في الهندسة الجيوتقنية التي تحسن الأداء الهندسي مع تقليل التكاليف.
  

البحث والتطوير الجيوتقني:

يقوم معهد البحث والتطوير في جميع المجالات المذكورة أعلاه. حيث يعمل منحة سنوية لهذا البحث من مجلس البحوث في النرويج ويتمّ استخدام الخبرة الجيوتقنية لشركة لمساعدة السلطات والمؤسسات الخاصة في أسواق الطاقة البحرية، الأخطار الطبيعية، البناء والتشييد والنقل، التكنولوجيا البيئية. لقد تمّ تطويرعلم الهندسة الجيوتقنية في المقام الأول من قِبَل النمساوي كارل تيرزاغي في أوائل القرن العشرين. كان أستاذًا في جامعة فيينا للتكنولوجيا ثمّ في جامعة هارفارد. قبل وفاته في عام 1963، ترك جميع المواد التقنية والعلمية لـمعهد بالبحث والتطوير في النرويج.

دراسة الهندسة الجيوتقنية:

يتمّ تقديم التعليم في الهندسة الجيوتقنية كتخصص لدرجة الماجستير في الهندسة المدنية في النرويج، حيث يحصل مُعظم المهندسين الجيوتقنيين على مؤهلاتهم في مجموعة الهندسة الجيوتقنية في جامعة أوسلو ويقدم قسم علوم الأرض في جامعة أوسلو أيضًا دورات في الهندسة الجيوتقنية.