Geologia de engenharia - Engineering geology
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Geologia de engenharia é a aplicação da geologia ao estudo de engenharia com o objetivo de garantir que os fatores geológicos relativos à localização, projeto, construção, operação e manutenção de obras de engenharia sejam reconhecidos e contabilizados. Geólogos de engenharia fornecem recomendações geológicas e geotécnicas, análises e projetos associados ao desenvolvimento humano e vários tipos de estruturas. O reino do geólogo de engenharia está essencialmente na área de interações da estrutura da terra, ou investigação de como a terra ou os processos da terra impactam as estruturas feitas pelo homem e as atividades humanas.
Os estudos de geologia de engenharia podem ser realizados durante o planejamento, análise de impacto ambiental, projeto de engenharia civil ou estrutural, engenharia de valor e fases de construção de projetos de obras públicas e privadas e durante as fases de pós-construção e forense dos projetos. Os trabalhos concluídos por geólogos de engenharia incluem; avaliações de risco geológico , geotécnica , propriedades do material, deslizamento de terra e estabilidade de encostas, erosão , inundação , desaguamento e investigações sísmicas , etc. Os estudos de geologia de engenharia são realizados por um geólogo ou geólogo de engenharia que é educado, treinado e obteve experiência relacionada ao reconhecimento e a interpretação dos processos naturais, a compreensão de como esses processos impactam as estruturas feitas pelo homem (e vice-versa), e o conhecimento dos métodos para mitigar os riscos resultantes de condições adversas naturais ou feitas pelo homem. O principal objetivo do geólogo engenheiro é a proteção da vida e da propriedade contra danos causados por várias condições geológicas.
A prática da geologia de engenharia também está intimamente relacionada à prática da engenharia geológica e da engenharia geotécnica . Se há diferença no conteúdo das disciplinas, ela reside principalmente na formação ou experiência do praticante.
História
Embora o estudo da geologia já exista há séculos, pelo menos em sua forma moderna, a ciência e a prática da geologia da engenharia só começaram como uma disciplina reconhecida até o final do século 19 e início do século 20. O primeiro livro intitulado Engineering Geology foi publicado em 1880 por William Penning. No início do século 20, Charles Berkey, um geólogo americano treinado que foi considerado o primeiro geólogo de engenharia americano , trabalhou em vários projetos de abastecimento de água para a cidade de Nova York, depois trabalhou na Represa Hoover e em uma infinidade de outros projetos de engenharia. O primeiro livro americano de geologia de engenharia foi escrito em 1914 por Ries e Watson. Em 1921, Reginald W. Brock, o primeiro Reitor de Ciências Aplicadas da Universidade de British Columbia, iniciou os primeiros programas de graduação e pós-graduação em Engenharia Geológica, observando que os alunos com uma base de engenharia eram geólogos praticantes de primeira classe. Em 1925, Karl Terzaghi , um engenheiro e geólogo austríaco treinado, publicou o primeiro texto em Mecânica do Solo (em alemão). Terzaghi é conhecido como o pai da mecânica do solo, mas também tinha um grande interesse em geologia; Terzaghi considerava a mecânica do solo uma subdisciplina da geologia da engenharia. Em 1929, Terzaghi, junto com Redlich e Kampe, publicou seu próprio texto de Geologia de Engenharia (também em alemão).
A necessidade de geólogo em obras de engenharia ganhou atenção mundial em 1928 com a quebra da barragem St. Francis, na Califórnia, e a morte de 426 pessoas. Mais falhas de engenharia que ocorreram nos anos seguintes também levaram à necessidade de geólogos de engenharia trabalharem em grandes projetos de engenharia.
Em 1951, uma das primeiras definições de "geólogo de engenharia" ou "Geólogo de engenharia profissional" foi fornecida pelo Comitê Executivo da Divisão de Geologia de Engenharia da Sociedade Geológica da América .
A prática
Uma das funções mais importantes de um geólogo de engenharia é a interpretação de formas de relevo e processos terrestres para identificar potenciais riscos geológicos e relacionados com o homem que podem ter um grande impacto nas estruturas civis e no desenvolvimento humano. A formação em geologia fornece ao geólogo engenheiro uma compreensão de como a terra funciona, o que é crucial para minimizar os riscos relacionados à terra. A maioria dos geólogos de engenharia também possui diplomas de pós-graduação, onde obtiveram educação e treinamento especializados em mecânica do solo , mecânica de rochas , geotécnica , águas subterrâneas , hidrologia e projeto civil. Esses dois aspectos da formação dos geólogos de engenharia fornecem a eles uma capacidade única de compreender e mitigar os perigos associados às interações entre a estrutura da terra.
Escopo de estudos
Investigação e estudos de geologia de engenharia podem ser realizados:
- para empreendimentos residenciais, comerciais e industriais;
- para instalações governamentais e militares ;
- para obras públicas, tais como um sistema de drenagem de águas pluviais, usina de energia , turbinas eólicas , linha de transmissão , tratamento de esgoto planta, tratamento de água planta, oleoduto ( aqueduto , esgoto , emissários ), túnel , trenchless construção, canal , represa , reservatório , a construção de fundação, ferrovia , trânsito , rodovia , ponte , retrofit sísmico , instalação de geração de energia, aeroporto e parque;
- para desenvolvimentos de minas e pedreiras , barragem de rejeitos de minas , recuperação de minas e escavação de túneis ;
- para programas de restauração de áreas úmidas e habitats ;
- para locais de remediação de resíduos perigosos governamentais, comerciais ou industriais;
- para engenharia costeira , reposição de areia , estabilidade de penhascos ou falésias , porto , píer e desenvolvimento de orla;
- para emissários offshore , plataforma de perfuração e oleoduto submarino, cabo submarino; e
- para outros tipos de instalações.
Riscos geológicos e condições geológicas adversas
Riscos geológicos típicos ou outras condições adversas avaliadas e mitigadas por um geólogo de engenharia incluem:
- ruptura de falha em falhas sismicamente ativas ;
- riscos sísmicos e terremotos (tremores do solo, liquefação , oscilações , propagação lateral , tsunami e eventos seiche );
- riscos de deslizamento de terra , lama , queda de rochas , fluxo de detritos e avalanche ;
- encostas instáveis e estabilidade de encostas ;
- erosão ;
- saturação e elevação de formações geológicas, como elevação de gelo ;
- subsidência do solo (como devido à retirada de água subterrânea , colapso de sumidouros , colapso de cavernas , decomposição de solos orgânicos e movimento tectônico );
- vulcânicas perigos ( erupções vulcânicas , águas termais , fluxo de lavas , o fluxo de detritos , avalanche de detritos , de emissões de gás , vulcânicas tremores de terra );
- rocha não rasgável ou marginalmente rasgável que requer forte rasgamento ou detonação ;
- solos fracos e colapsáveis, falhas de sustentação da fundação;
- águas subterrâneas rasas / infiltração; e
- outros tipos de restrições geológicas.
Um geólogo engenharia ou geofísico podem ser chamados para avaliar a excavatability (isto é rippability ) de terra (rocha) materiais para avaliar a necessidade de pré- de detonação durante a construção de terraplanagem, bem como os impactos associados devido a vibração durante a detonação em projectos.
Solo e mecânica de rocha
A mecânica do solo é uma disciplina que aplica princípios da mecânica de engenharia, por exemplo, cinemática, dinâmica, mecânica dos fluidos e mecânica do material, para prever o comportamento mecânico dos solos. A mecânica das rochas é a ciência teórica e aplicada do comportamento mecânico das rochas e maciços rochosos; é aquele ramo da mecânica preocupado com a resposta de rochas e maciços rochosos aos campos de força de seu ambiente físico. Os processos fundamentais estão todos relacionados ao comportamento de meios porosos. Juntos, a mecânica do solo e da rocha são a base para resolver muitos problemas de geologia de engenharia.
Métodos e relatórios
Os métodos usados por geólogos de engenharia em seus estudos incluem
- mapeamento de campo geológico de estruturas geológicas, formações geológicas, unidades de solo e perigos;
- a revisão da literatura geológica, mapas geológicos, relatórios geotécnicos, planos de engenharia, relatórios ambientais , fotografias aéreas estereoscópicas , dados de sensoriamento remoto, dados do Sistema de Posicionamento Global (GPS), mapas topográficos e imagens de satélite ;
- a escavação, amostragem e registro de materiais de terra / rocha em sondagens, poços de teste de retroescavadeira e trincheiras, valas de falha e poços de escavadeira;
- levantamentos geofísicos (como travessias de refração sísmica , levantamentos de resistividade , levantamentos de radar de penetração no solo (GPR), levantamentos de magnetômetro , levantamentos eletromagnéticos , perfis de subfundo de alta resolução e outros métodos geofísicos);
- monitoramento de deformação como a medição sistemática e rastreamento da alteração na forma ou dimensões de um objeto como resultado da aplicação de tensão a ele manualmente ou com um sistema de monitoramento automático de deformação ; e
- Outros métodos.
O trabalho de campo é tipicamente culminado na análise dos dados e na preparação de um relatório geológico de engenharia, relatório geotécnico ou resumo de projeto, relatório de risco de falha ou risco sísmico, relatório geofísico, relatório de recursos hídricos subterrâneos ou relatório hidrogeológico . O relatório de geologia de engenharia também pode ser preparado em conjunto com um relatório geotécnico, mas geralmente fornece a mesma análise geotécnica e recomendações de projeto que seriam apresentadas em um relatório geotécnico. Um relatório de geologia de engenharia descreve os objetivos, metodologia, referências citadas, testes realizados, resultados e recomendações para o desenvolvimento e projeto detalhado de obras de engenharia. Os geólogos de engenharia também fornecem dados geológicos em mapas topográficos, fotografias aéreas, mapas geológicos, mapas do Sistema de Informação Geográfica (GIS) ou outras bases de mapas.
Veja também
Referências
Geologia de engenharia
- Brock, 1923, The Education of a Geologist: Economic Geology, v. 18, pp. 595–597.
- Bates e Jackson, 1980, Glossário de Geologia: American Geological Institute.
- González de Vallejo, L. e Ferrer, M., 2011. "Engenharia Geológica". CRC Press, 678 pp.
- Kiersh, 1991, The Heritage of Engineering Geology: The First Hundred Years: Geological Society of America; Volume especial 3 do centenário
- Legget, Robert F., editor, 1982, Geology under cities: Geological Society of America; Resenhas em Geologia de Engenharia, volume V, 131 páginas; contém nove artigos de autores separados para essas cidades: Washington, DC; Boston; Chicago; Edmonton; Cidade de Kansas; Nova Orleans; Cidade de Nova York; Toronto; e Twin Cities, Minnesota.
- Legget, Robert F. e Karrow, Paul F., 1983, Handbook of geology in civil engineering: McGraw-Hill Book Company, 1.340 páginas, 50 capítulos, cinco apêndices, 771 ilustrações. ISBN 0-07-037061-3
- Price, David George, Engineering Geology: Principles and Practice , Springer, 2008 ISBN 3-540-29249-7
- Prof. D. Venkat Reddy, NIT-Karnataka, Engineering Geology , Vikas Publishers, 2010 ISBN 978-81259-19032
- Boletim de Geologia de Engenharia e Meio Ambiente
Modelagem geológica
- Wang HF, Theory of Linear Poroelasticity with Applications to Geomechanics and Hydrogeology, Princeton Press, (2000).
- Waltham T., Foundations of Engineering Geology, 2ª edição, Taylor & Francis, (2001).