GEOLOGIA INŻYNIERSKA
WYKŁAD I – 13.10.2010
W. T. Kowalski – Geologia inżynierska
B. Grabowska-Olszewska, Gruntoznawstwo
S. Pisarczyk – Gruntoznawstwo inżynierskie
Termin egzaminu – 31.01.2011; poprawka – 07.02.2011
1. Geologia inżynierska to dział nauk geologicznych zajmujący się badaniem środowiska geologicznego dla potrzeb planowania, projektowania, wykonawstwa i eksploatacji obiektów budowlanych z uwzględnianiem zasad ochrony środowiska, w aspekcie możliwości wykorzystania tego środowiska jako podłoża budowlanego, przestrzeni budowlanej i materiału budowlanego.
2. Początki geologii inżynierskiej.
1. „Rekonesansowe” obserwacje środowiska geologicznego (od czasów pierwotnego budownictwa i górnictwa, zasiedlania obszarów przez człowieka).
2. Baza danych – uboczny skutek działalności praktycznej społeczeństw – przekazywana ustnie lub później pisemnie przez budowniczych.
3. Wydzielenie geologii z ogólnej wiedzy ludzkiej (przełom XVIII/XIX w.)
4. Gwałtowny rozwój przemysłu (w tym budownictwa) – początek XX w.
5. Wielkie katastrofy budowlane – impuls do szybszego rozwoju, np. katastrofa zapory San Francis na rzece Kolorado w 1926 roku w USA, gdzie zginęło ok. 500 osób.
Pierwsze informacje i publikacje z zakresu geologii inżynierskiej są z końca XIX i z początku XX wieku. „Biblią” jest książka Terzagiego – Geologia inżynierska. Intensywny rozwój geologii inżynierskiej na świecie w latach 20. i 30. XX wieku, w Polsce najbardziej intensywny rozwój w latach powojennych – od 1945 roku.
3. Podstawowe pytania geologii inżynierskiej\
1. Czy i jak podłoże geologiczne i otoczenie obiektów budowlanych może wpłynąć na stateczność, trwałość i ekonomię wykonawstwa?
2. Jak dana inwestycja wpływa na swoje otoczenie, czyli tzw. środowisko geologiczno-inżynierskie?
4. Wielkie osiągnięcia budowlane w historii ludzkości: piramidy, sfinks, wielki mur chiński, kościoły w Kapadocji i w Kairze, krzywa wieża w Pizie, wieża Eiffla, Empire State Building, Burj Dubaj, zapora Hoovera, wielka tama Asuańska i zbiornik Nasera, most Seto Ohaszi, kanał Sueski, kanał Panamski, zbiornik retencyjny Jeziorsko.
5. Schematyczne modele środowiska geologiczno-inżynierskiego
Jw – geologicznie jednorodne (w sensie węższym)
Js – geologicznie jednorodne (w sensie szerszym)
R – geologicznie niejednorodne środowisko
6. Środowisko geologiczno-inżynierskie to część środowiska geologicznego, która ma bezpośredni wpływ na projektowanie, wykonawstwo i eksploatację inwestycji budowlanych i jednocześnie jest to zarazem część środowiska geologicznego, która jest narażona na zmiany wywołane tymi inwestycjami.
7. Granice środowiska geologiczno-inżynierskiego (wg W. C. Kowalskiego)
a. Granica pierwsza – granica stwierdzonego lub przewidywanego wpływu działalności ludzkiej (wpływu sposobu zagospodarowania lub wpływu obiektu budowlanego bądź górniczego) na środowisko geologiczne;
b. Granica druga – granica stwierdzonego lub przewidywanego wpływu części środowiska geologicznego, w której zachodzące procesy mają lub mogą mieć wpływ na dalszy sposób zagospodarowania lub na dany obiekt budowlany lub górniczy w granicach mierzalnych w nim zmian w wyznaczonym potrzebami okresie czasu (np. cmentarze komunalne, które są wyznaczane na 50 lat do przodu);
8. Strefy zainteresowań:
a. Budownictwo: posadowienia pośrednie (stosowane wszędzie tam, gdzie od powierzchni nie ma takich warstw, które nie mogą przenosić obciążeń budowlanych – głębokość badań od 10 do 60 m) oraz bezpośrednie (stosowane tam, gdzie od powierzchni są warstwy zdolne do przenoszenia obciążeń budowlanych – głębokość badań do 5 m). \
b. Górnictwo kopalniane: odkrywkowe i złożowe
c. Wiertnictwo
9. Działy:
a. Geologia inżynierska:
i. Gruntoznawstwo
ii. Mechanika gruntów
iii. Geodynamika inżynierska
iv. Regionalna geologia inżynierska
b. Geotechnika
10. Gruntoznawstwo – zajmuje się badaniem fizycznych (w tym i mechanicznych) właściwości gruntów w zależności od ich składu mineralnego, gazowego, chemizmu wód porowych, własności fizyko-chemicznych, magnetycznych oraz rodzaju struktury i tekstury wynikających z genezy oraz przemian post-sedymentacyjnych.
Przedmiotem badań gruntoznawstwa są:
· Warunki i strefy sedymentacji gruntu w środowisku wodnym i lądowym;
· Pierwotny i wtórny chemizm środowiska doprowadzający do kompletnego ukształtowania osadu;
· Rodzaj osadu (skład petrograficzny, mineralogiczny, chemiczny);
· Struktura, tekstura, diageneza i wietrzenie osadów/gruntów);
11. Mechanika gruntów – zajmuje się zmianami stanu naprężeń i odkształceń gruntów w podłożu i otoczeniu obiektów budowlanych. Badania dotyczą: naprężeń w podłożu, wytrzymałości gruntów, odkształceń i osiadań gruntów, stateczności zboczy i skarp. Nauka ta wiąże się silnie z teorią sprężystości, plastyczności, lepko-sprężystości oraz reologią (czyli z nauką zajmującą się zmianami odkształceń zachodzącymi w stosunkowo dużym czasie).
12. Regionalna geologia inżynierska – dział geologii inżynierskiej zajmujący się kryteriami wydzieleń i oceny jednorodnych pod względem geologiczno-inżynierskim jednostek przestrzennych środowiska, prawidłowością rozmieszczenia tych jednostek, ich systematyką wraz z monograficznym opisem. Znajomość regionalnej geologii inżynierskiej daje dobrą ogólną orientację o warunkach geologiczno-inżynierskich, co ułatwia planowanie zagospodarowania terenu oraz projektowania obiektów budowlanych i górniczych.
13. Opis procesów geodynamicznych w środowisku geologiczno-inżynierskim to jeden z działów geologii inżynierskiej, tj. geodynamika inżynierska .
14. Geotechnika – dział nauki ściśle związanych z geologią inżynierską, ale nie jest to jeden z działów geologii inżynierskie. Wiąże się z jednej strony z fundamentowaniem i budownictwem, z drugiej z górnictwem i wiertnictwem. Geotechnika zajmuje się wdrażaniem zagadnień z zakresu gruntoznawstwa i geodynamiki inżynierskiej w życie – praktyczne ich wykorzystanie. Jest to jednak nauka równoległa do geologii inżynierskiej. Poza rozpoznawaniem warunków podłoża daje odpowiedzi na temat fundamentowania i innych założeń konstrukcyjnych obiektów budowlanych.
a_ziomek