גיאולוגיה הנדסית

כבר מאות שנים שבעולם ההנדסה האזרחית הבינו, שכאשר בונים בניינים, גשרים, מנהרות וכו', יש צורך להתחשב בגיאולוגיה של כדור הארץ, כלומר בתכונות הקרקע והסלע הסובבות אותם. ישנם סוגים רבים של קרקעות וסלעים, כאשר כל סוג יכול לבוא בצורות שונות עם משמעויות הנדסיות שונות, ולכן חלק אינטגרלי בכל פרויקט בניה, הוא להבין את סוגי הקרקע והסלעים, לאסוף פרמטרים, ולנתח את המשמעויות שלהם על תכנון המבנה בהתאם לצרכי הפרויקט.

הפרמטרים השונים של הסלע אותם יש לבדוק כוללים בין השאר את סוג הסלע, חוזקו ביחס למאמצים של לחיצה, מתיחה וגזירה, האם הוא הומוגני או הטרוגני בתכונותיו, האם הוא רציף, מהו אחוז החללים, האם ישנם מערכות סידוק, כמה ומהן כיוונם של מערכות הסידוק, האם בסדקים יש מילוי, ואם כן, איזה סוג של מילוי ועוד. הפרמטרים של הקרקע אותם יש לבחון בחלקם חופפים לפרמטרים של הסלע ובחלקם לא. בקרקעות כמו בסלעים בודקים את סוג הקרקע, חוזקה ביחס למאמצי לחיצה מתיחה וגזירה, הומוגניות, רציפות, אחוז חללים ועוד, אך בודקים גם את גודל הגרגר האופייני, הקוהזיה, לכידות ועוד.

כך למשל, כאשר בונים בניין על קרקע מסוג חרסית, יש לקחת בחשבון שיש סיכון גבוה לשקיעת הבניין כתוצאה מקונסולידציה של הקרקע, שנגרמת מהמשקל שהבניין מפעיל על הקרקע, ולחץ זה מוציא את המים שנמצאים בתוך החללים של הקרקע, ומקטין את נפחה. שקיעת הקרקע יכולה לגרום לשינוי המאמצים בבניין ועיוות היסודות, העלול להביא לקריסתו, והבנת הקרקע ותכונותיה תעזור למהנדס להתמודד עם בעיה זו.

דוגמא לפתרון בעיה זו היא הצבת יסודות הבניין עד לעומק, בו ישנה שכבת סלע יציבה מתחת לשכבת החרסית, עליו הבניין יכול להפעיל את משקלו ללא חשש לשקיעת קרקע.

דוגמא נוספת היא בניית כביש לאורך צלע הר. במקרה כזה ישנה סכנה של קריסת צלע ההר מעל הכביש ונפילת הסלעים על הכביש היכן שמכוניות נוסעות, או לחילופין שהכביש עצמו יתמוטט יחד עם צלע ההר. במצב זה, הבנת מערכות הסידוק בסלע היא חיונית בשביל לתכנן כביש, ובו זמנית לשמור על יציבות צלע ההר. במצב בו המדרון פונה לכיוון צפון, וישנה מערכת סדקים, שהמישור שלה גם הוא נוטה צפונה, כלומר כיוון המישורים מקביל, ישנה סכנה גבוהה להחלקה של שכבות הסלע. באותו מקרה, אם בסדקים יש מילוי חרסיתי, הסכנה להחלקה של שכבת הסלע גוברת אף יותר, מאחר והחרסית משמשת כחומר סיכה בין שכבות הסלע, ומורידה את מקדם החיכוך בין שכבות הסלע.

פתרון אפשרי לבעיה זו הוא הצבה של כלונסאות ארוכים שיוכנסו בניצב למישור מערכת הסדקים, ובכך ימנעו את החלקת שכבות הסלע.

בעולם הבנייה ישנו מגוון רחב של מבנים, והבנת ההיבטים הגיאולוגים והסביבה עליהם הם נבנים הינה אינטגרלית לבנייה בטוחה, שתוכל לעמוד באתגרים החיצוניים שהטבע יוצר. עולם ההנדסה מודע לכך שנים רבות, וממשיך לחקור ולהתפתח ביכולות ובדרכים בהם ניתן יהיה לעמוד באתגרים הרבים שניצבים מולנו, ושכולנו נוכל להשתמש במבנים ותשתיות שונים החיוניים למארג החיים של בני האדם.