Інженерна геологія

Інжене́рна геоло́гія (рос. инженерная геология, англ. engineering geology; нім. Ingenieurgeologie f) — галузь геології, що вивчає геологічні умови і динаміку верхніх горизонтів земної кори стосовно інженерного будівництва та господарської діяльності людини.

Загальний опис

Це галузь геології або самостійний науково-технічний напрям, що вивчає ґрунти, геологічні умови і динаміку верхніх горизонтів земної кори в зв'язку з інженерною діяльністю людини. Головним чином, будівництвом, створенням гідротехнічних споруд, їх експлуатацією, а також прогнозуванням можливих ситуацій і наслідків. Інженерна геологія тісно пов'язана з гідрогеологією, так як підземні води часто обумовлюють стійкість надр, прояв процесів, названих зсувами, карстом, осіданням і ін.

Інженерна геологія включає:

• ґрунтознавство,
• інженерну геодинаміку,
• регіональну інженерну геологію.

Кожний із цих напрямів є системою інженерно-геологічних наукових знань і понять про якості та динаміку певного елементу геологічного середовища, що є об'єктом вивчення. Співвідношення цих складових і визначає сучасну структуру інженерної геології як науки. Ґрунтознавство — науковий напрям інженерної геології, що вивчає склад, будову і якості ґрунтів, закономірності їхнього формування в процесі інженерної діяльності людини.

Ґрунтознавство вивчає склад, будову і властивості ґрунтів, закономірності їх формування і просторово-часові зміни в процесі інженерно-господарської діяльності людини. Інженерна геодинаміка вивчає механізм, геологічні причини і закономірності розвитку в геологічному середовищі природних і інженерно-геологічних процесів у зв'язку з інженерно-господарською діяльністю. Регіональна інженерна геологія досліджує будову і властивості геологічного середовища різних структурних зон земної кори, закономірності формування їх інженерно-геологічних умов і просторово-часових змін у зв'язку з інженерною діяльністю.

На підставі різноманітних спеціальних досліджень інженерна геологія визначає найбільш сприятливі місця для планованого будівництва, заходів по зміцненню стійкості споруд, кількісні розрахунки для можливих навантажень Вона ж виправляє ті наслідки, що сталися в разі якихось прорахунків або недообліку при будівництві. Включаючи розвиток зсувів, підтоплення, більш високої сейсмічності, що спочатку була прогнозована. В рамках інженерної геології вирішується велике коло питань охорони геологічного середовища як частини екологічних систем; вона ж відіграє провідну роль в системі і розрахунках літомоніторингу.

Інженерна геологія пов'язана з іншими науками як геологічного, так і негеологічного циклів. Найтісніший зв'язок у неї спостерігається з мінералогією, літологією та петрографією, динамічною геологією, геофізикою, геохімією і особливо — гідрогеологією та мерзлотознавством.

Вона також широко використовує теоретичні досягнення і методи фізики, механіки, математики, хімії. Зв'язок інженерної геології з будівельними і гірничими науками здійснюється як безпосередньо, так і через механіку ґрунтів, бо вона розглядає ті загальні закономірності, які витікають із застосування до ґрунтів законів теоретичної і будівельної механіки.

Історія

Серед українських вчених великий внесок у розвиток інженерно-геологічної науки зробили К. І. Маков, А. Є. Бабинець, Є. С. Бруксер, О. О. Фаловський, М. Г. Демчишин, Г. Г. Стрижельчик та ін.

В історії розвитку інженерної геології в Україні виділяються три етапи:

– І — (1923—1945 рр.) — виникнення інженерної геології як самостійної наукової галузі (яка сформувалася з ґрунтознавства й інженерної геодинаміки);

– ІІ — (1946—1978 рр.) — закладення основ наукового напрямку в інженерній геології — регіональної інженерної геології;

– ІІІ — (з 1976 р.) — сучасний період розвитку інженерної геології, на якому розробляються і вирішуються комплексні проблеми інженерно-будівельної діяльності з використанням природних матеріалів літосфери (геотехніка), що зводило б до мінімуму негативні наслідки інженерної діяльності людини в геологічному середовищі. Це ставить перед інженерною геологією нову проблему — розробку питань раціонального використання й охорони тієї частини геологічного середовища, у якій здійснюється інженерно-господарча діяльність людини.

Типовим був розвиток інженерної геології й у інших країнах світу. Наприклад, у Великій Британії та США наприкінці ХІХ — на початку ХХ ст. до пошукових робіт під час будівництва каналів, залізниць та інших інженерних об'єктів було залучено найвідоміших геологів (В. Сміт, У. Берклі, К. Терцагі та ін.). У 1925 р. вийшла монографія К. Терцагі «Будівельна механіка ґрунтів», а у 1929 р. «Інженерна геологія» (А. Редміх, Р. Кампе, К. Терцагі).

Основні завдання інженерної геології

• дослідження сучасної морфології і закономірностей формування інженерно-геологічних умов,
• прогнозування їх змін у процесі інженерно-господарської діяльності,
• інженерно-геологічне обґрунтування захисних заходів, що забезпечують раціональне освоєння територій, надр і охорону довкілля.

Для вирішення завдань інженерної геології використовують натурні спостереження, польові і лабораторні експерименти, моделювання, аналітичні розрахунки, режимні стаціонарні спостереження тощо.

Інженерно-геологічні дослідження

Інженерно-геологічні дослідження проводяться для обґрунтування проектування різних видів будівництва, експлуатації родовищ корисних копалин, а також для здійснення інших інженерних заходів. Головними задачами інженерно-геологічних та геодинамічних досліджень є:

• вивчення геоструктурних, геоморфологічних та гідрогеологічних умов і сучасних геологічних процесів;

• визначення властивостей гірських порід для забезпечення ефективного проектування і нормальної експлуатації інженерних споруд.

Під час інженерно-геологічних досліджень вивчаються розповсюдження, склад, умови залягання, походження, вік, товщина, інженерно-геологічні властивості гірських порід та підземних вод, а також сучасні геологічні та інженерно-геологічні процеси. Явища і процеси, які стали результатом взаємодії геологічного середовища з інженерною спорудою, носять назву інженерно-геологічних.

Під час інженерно-геологічних досліджень потрібно одержати геологічні дані для оцінки місця будівництва споруди, для вибору й розрахунків її конструкції та встановлення режиму експлуатації. Для проектування захисних заходів необхідно виявити сучасні геологічні процеси, що загрожують будівлям, спорудам і комунікаціям. Результати інженерно-геологічних досліджень повинні забезпечувати можливість кількісного прогнозування їхньої взаємодії з середовищем, а саме: можливі величини просідань будівель і споруд; фільтраційні втрати води із каналів та водосховищ; розмір руйнування (переробки) берегів рік, водосховищ і морів та ін. Слід також враховувати ефективність захисту тієї території, де будуть розташовані об’єкти будівництва від руйнівної дії сучасних геодинамічних процесів.

Характерною особливістю вивчення гірських порід з інженерно-геологічною метою є оцінка їх здатності протидіяти механічному, фізичному та іншим видам впливу. При цьому визначення водопроникності порід, їх здатності зберігати і, відповідно, змінювати свої властивості, коли вони стають об’єктом інженерної діяльності людини, є однією з основних задач.

Процес проектування поділяється на низку послідовних стадій, специфічних під час різних видів будівництва залежно від складності спорудження і можливості використання під час проектування типових конструкцій: вибір місця для будівництва; розробка принципових вимог і методів робіт як під час зведення споруд, так і під час їх експлуатації; визначення заходів щодо покращення інженерно-геологічного використання місцевості.

Для вирішення цих питань проводяться підготовчі, польові та камеральні інженерно-геологічні роботи. Підготовчі роботи включають вивчення району за архівними, фондовими та літературними джерелами, а також організацію робіт і підготовку до виїзду в поле. До польових робіт входять: інженерно-геологічна зйомка, бурові й гірничорозвідувальні роботи в поєднанні з геофізичними, ландшафтно-геологічними, радіаційними та іншими методами досліджень, а також дослідні польові, лабораторні та камеральні роботи. Лабораторні роботи передбачають вивчення складу, стану і властивостей гірських порід, визначення агресивності та корозійних властивостей підземних вод відносно до металевих і бетонних конструкцій.

Див. також

• Інженерна екологія

Література

• Інженерна геологія (з основами геотехніки): підручник для студентів вищих навчальних закладів /Колектив авторів: В. Г. Суярко, В. М. Величко, О. В. Гаврилюк, В. В. Сухов, О. В. Нижник, В. С. Білецький, А. В. Матвєєв, О. А. Улицький, О. В. Чуєнко.; за заг. ред. проф. В. Г. Суярка. — Харків: Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2019. — 278 с.
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2004—2013.
• Цікава інженерна геологія : навчальний посібник / І. Р. Перешлюга. – Тернопіль : Навчальна книга–Богдан, 2015. – 232 с. – ISBN 978-966-10-2424-2

Посилання

• Інженерна геологія // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 103. — ISBN 978-966-7407-83-4.