مهندسی زمین‌شناسی رشته‌ای از مهندسی است که به کاربرد علم زمین‌شناسی و اصول مهندسی در زمینه‌هایی مانند مهندسی عمران ، معدن ، مهندسی محیط‌زیست و جنگل‌داری و غیره مربوط می‌شود. [1] کار مهندسان زمین شناسی اغلب کار سایر رشته های مهندسی مانند ارزیابی مناسب بودن مکان ها برای مهندسی عمران ، مهندسی محیط زیست ، عملیات معدنی ، و پروژه های نفت و گاز را با انجام پروژه های زمین شناسی، ژئومحیط زیست، ژئوفیزیک و ژئوتکنیک هدایت یا پشتیبانی می کند. مطالعات [2] آنها درگیر مطالعات ضربه برای تأسیسات و عملیاتی هستند که بر محیط های سطحی و زیرسطحی تأثیر می گذارد. ورودی طراحی مهندسی و سایر توصیه های ارائه شده توسط مهندسان زمین شناسی در این پروژه ها اغلب تأثیر زیادی بر ساخت و ساز و عملیات خواهد داشت. مهندسان زمین شناسی جمع آوری داده های ژئوتکنیکی، زمین شناسی، ژئوفیزیک، هیدروژئولوژی و محیط زیست را برنامه ریزی، طراحی و اجرا می کنند. این روش‌ها از روش‌های دستی زمینی گرفته تا حفاری عمیق، نمونه‌برداری ژئوشیمیایی، تکنیک‌های پیشرفته ژئوفیزیک و نقشه‌برداری ماهواره‌ای را شامل می‌شود. [3] مهندسان زمین شناسی همچنین با تجزیه و تحلیل رفتار زمین گذشته و آینده، نقشه برداری در تمام مقیاس ها و برنامه های مشخصه زمین برای الزامات مهندسی خاص سروکار دارند. [1] این تحلیل‌ها مهندسان زمین‌شناسی را به ارائه توصیه‌ها و تهیه گزارش‌هایی سوق می‌دهد که می‌تواند تأثیرات عمده‌ای بر پایه‌های پروژه‌های ساختمانی، معدنی و مهندسی عمران داشته باشد . [1] برخی از نمونه‌های پروژه‌ها عبارتند از حفاری سنگ، تحکیم پی ساختمان، تزریق فشار، کنترل فرسایش کانال هیدرولیکی ، تثبیت شیب و پر، ارزیابی خطر زمین لغزش ، پایش آب‌های زیرزمینی، و ارزیابی و اصلاح آلودگی. علاوه بر این، مهندسان زمین‌شناسی در تیم‌های طراحی که راه‌حل‌هایی برای خطرات سطحی، اصلاح آب‌های زیرزمینی ، پروژه‌های حفاری زیرزمینی و سطحی، و مدیریت منابع ایجاد می‌کنند، حضور دارند . مانند مهندسان معدن ، مهندسان زمین‌شناسی نیز کمپین‌های اکتشاف منابع، ارزیابی معادن و ارزیابی‌های امکان‌سنجی را انجام می‌دهند و به کارایی، پایداری و ایمنی پروژه‌های فعال معدنی کمک می‌کنند [4]
در حالی که اصطلاح مهندسی زمین شناسی تا قرن نوزدهم ابداع نشد، [5] اصول مهندسی زمین شناسی در طول هزاره ها تاریخ بشری نشان داده شده است.
یکی از قدیمی ترین نمونه های اصول مهندسی زمین شناسی، تونل فرات است که در حدود 2180 قبل از میلاد - 2160 قبل از میلاد ساخته شده است . برای اهداف آبیاری . [6] نمونه معروف دیگری که در آن اصول مهندسی زمین شناسی در یک پروژه مهندسی باستان مورد استفاده قرار گرفت، ساخت تونل قنات Eupalinos در یونان باستان بود . [7] این اولین تونلی بود که از هر دو طرف به داخل با استفاده از اصول هندسه و مثلثات ساخته شد و نقطه عطف مهمی برای مهندسی عمران و مهندسی زمین‌شناسی بود [7]
اگرچه پروژه هایی که اصول مهندسی زمین شناسی را در طراحی و ساخت خود به کار می بردند هزاران سال است که وجود داشته اند، اما این پروژه ها در بیشتر این زمان در رشته مهندسی عمران گنجانده شده اند. دوره های مهندسی زمین شناسی از اوایل دهه 1900 ارائه شده است. با این حال، این پیشنهادات تخصصی باقی ماندند تا زمانی که افزایش زیادی در تقاضا در اواسط قرن بیستم ایجاد شد. [2] این تقاضا به دلیل مشکلات ناشی از توسعه ساختارهای بزرگ و جاه طلبانه، زباله های تولید شده توسط انسان، کمبود منابع معدنی و انرژی، و تغییرات آب و هوایی انسانی ایجاد شد - که همه اینها نیاز به یک رشته مهندسی تخصصی تر را ایجاد کرد. مهندسان حرفه ای که در علوم زمین شناسی یا زمین نیز متخصص بودند .
بلایای قابل توجهی که به ایجاد رسمی رشته مهندسی زمین شناسی نسبت داده می شود شامل خرابی سدها در ایالات متحده و اروپای غربی در دهه های 1950 و 1960 است. معروف ترین آنها عبارتند از شکست سد سنت فرانسیس (1928)، [8] شکست سد مالپاست (1959)، [9] و شکست سد Vajont (1963)، [10] که در آن کمبود دانش زمین شناسی منجر به مرگ تقریباً 3000 نفر شد. بین دوتای آخری به تنهایی شکست سد Malpasset به عنوان بزرگترین فاجعه مهندسی عمران قرن بیستم در فرانسه در نظر گرفته می شود و شکست سد Vajont هنوز هم مرگبارترین زمین لغزش در تاریخ اروپا است.
مدارک تحصیلی پس از متوسطه در مهندسی زمین شناسی در دانشگاه های مختلف در سراسر جهان ارائه می شود اما عمدتاً در آمریکای شمالی متمرکز است . مهندسان زمین شناسی اغلب مدارکی دریافت می کنند که شامل دوره هایی در زمینه علوم زمین شناسی یا زمین و مهندسی است . برای تمرین به عنوان یک مهندس زمین شناسی حرفه ای، مدرک لیسانس در یک رشته مرتبط از یک موسسه معتبر مورد نیاز است. [2] برای موقعیت های خاص، ممکن است مدرک کارشناسی ارشد یا دکترا در یک رشته مهندسی مرتبط مورد نیاز باشد. [2] پس از اخذ این مدارک، فردی که می‌خواهد به عنوان یک مهندس زمین‌شناسی حرفه‌ای فعالیت کند، باید مراحل دریافت مجوز توسط یک انجمن حرفه‌ای یا نهاد نظارتی در حوزه قضایی خود را طی کند.
در کانادا، 8 دانشگاه توسط Engineers Canada برای ارائه مدرک کارشناسی در رشته مهندسی زمین شناسی معتبر هستند. [11] بسیاری از این دانشگاه ها همچنین برنامه های تحصیلات تکمیلی در مهندسی زمین شناسی ارائه می دهند. این موارد عبارتند از:
در ایالات متحده 13 برنامه مهندسی زمین شناسی وجود دارد که توسط کمیسیون اعتباربخشی مهندسی (EAC) هیئت اعتباربخشی مهندسی و فناوری (ABET) به رسمیت شناخته شده است . [12] این موارد عبارتند از:
دانشگاه های کشورهای دیگر که دارای اعتبار برای ارائه برنامه های مدرک مهندسی زمین شناسی از EAC توسط ABET هستند عبارتند از: [12]
در مهندسی زمین‌شناسی زیرشاخه‌های متعددی وجود دارد که جنبه‌های مختلف علوم زمین را تجزیه و تحلیل کرده و آنها را در انواع پروژه‌های مهندسی به کار می‌گیرند . زیرشاخه های ذکر شده در زیر معمولاً در سطح کارشناسی تدریس می شوند و هر کدام با رشته های خارج از مهندسی زمین شناسی همپوشانی دارند. با این حال، یک مهندس زمین شناسی که در طول تحصیلات خود در یکی از این زیرشاخه ها تخصص دارد، ممکن است همچنان مجوز کار در هر یک از زیر رشته های دیگر را داشته باشد.
مهندسی ژئومحیط زیست زیرشاخه ای از مهندسی زمین شناسی است که بر پیشگیری یا کاهش اثرات زیست محیطی آلاینده های انسانی در خاک و آب تمرکز دارد. [13] [14] این مسائل را از طریق توسعه فرآیندها و زیرساخت‌ها برای تامین آب تمیز ، دفع زباله و کنترل انواع آلودگی حل می‌کند. [15] کار مهندسان ژئومحیط زیست عمدتاً به بررسی مهاجرت، تعامل و نتیجه آلاینده ها می پردازد. بازسازی سایت های آلوده ؛ و حفاظت از سایت های آلوده [14] کارهای معمول یک مهندس ژئومحیط زیست شامل موارد زیر است:
اکتشاف منابع معدنی و انرژی (که معمولاً به اختصار MinEx شناخته می شود) زیرشاخه مهندسی زمین شناسی است که ابزارها و مفاهیم مدرن را برای کشف و استخراج پایدار منابع معدنی و انرژی طبیعی به کار می گیرد. [4] یک مهندس زمین‌شناسی که در این زمینه تخصص دارد، ممکن است در چندین مرحله از پروژه‌های اکتشاف و استخراج مواد معدنی، از جمله اکتشاف و تعیین سنگ معدن ، عملیات تولید معدن، فرآوری مواد معدنی ، و اثرات زیست‌محیطی و برنامه‌های ارزیابی ریسک برای باطله‌های معدنی و سایر زباله‌های معدنی کار کند. . [17] مانند یک مهندس معدن، مهندسان اکتشاف منابع معدنی و انرژی نیز ممکن است مسئول طراحی، امور مالی و مدیریت سایت‌های معدن باشند.
مهندسی ژئوفیزیک زیرشاخه‌ای از مهندسی زمین‌شناسی است که اصول ژئوفیزیک را در طراحی پروژه‌های مهندسی مانند تونل‌ها، سدها و معادن یا برای تشخیص مخاطرات زمینی زیرسطحی، آب‌های زیرزمینی و آلودگی به کار می‌گیرد. تحقیقات ژئوفیزیکی از سطح زمین، در گمانه ها یا از فضا برای تجزیه و تحلیل شرایط، ترکیب و ساختار زمین در همه مقیاس ها انجام می شود. تکنیک های ژئوفیزیک از اصول فیزیک مختلفی مانند لرزه خیزی ، مغناطیس ، گرانش و مقاومت استفاده می کنند . این زیرشاخه در اوایل دهه 1990 در نتیجه افزایش تقاضا برای اطلاعات زیرسطحی دقیق‌تر ایجاد شده توسط جمعیت جهانی به سرعت در حال افزایش ایجاد شد. [18] مهندسی ژئوفیزیک و ژئوفیزیک کاربردی با ژئوفیزیک سنتی عمدتاً به دلیل نیاز آنها به بازدهی حاشیه‌ای و طرح‌ها و اقدامات بهینه‌شده در مقابل برآورده کردن الزامات نظارتی با حداقل هزینه متفاوت است [18]
مهندسان زمین شناسی مسئول برنامه ریزی، توسعه و هماهنگی برنامه های بررسی سایت و جمع آوری داده ها برای مطالعات زمین شناسی، ژئوتکنیک، ژئوفیزیک، ژئومحیط زیست و هیدروژئولوژی هستند. [4] این مطالعات به طور سنتی برای پروژه‌های مهندسی عمران، معدن، نفت، مدیریت پسماند و توسعه منطقه‌ای انجام می‌شود، اما به طور فزاینده‌ای بر پروژه‌های مهندسی زیست محیطی و ساحلی و پروژه‌های تخصصی‌تر برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت زباله‌های هسته‌ای زیرزمینی متمرکز می‌شوند. [3] مهندسان زمین شناسی همچنین مسئول تجزیه و تحلیل و تهیه توصیه ها و گزارش ها برای بهبود ساخت پی برای پروژه های مهندسی عمران مانند حفاری سنگ و خاک، تزریق فشار ، و کنترل فرسایش کانال های هیدرولیکی هستند. علاوه بر این، مهندسان زمین شناسی برای پشتیبانی از پروژه های عمرانی و عمرانی، توصیه ها و گزارش هایی را در مورد استقرار ساختمان ها، پایداری شیب ها و لبه ها و اثرات احتمالی زمین لغزش و زلزله تحلیل و تهیه می کنند. [3] آنها باید ابزارهایی را برای حفاری و تثبیت ایمن سنگ یا خاک اطراف در حفاری های زیرزمینی و ساخت و سازهای سطحی، علاوه بر مدیریت جریان آب از و درون این حفاری ها، طراحی کنند. [4]
مهندسان زمین شناسی همچنین نقش اصلی را در انواع زیرساخت های زیرزمینی از جمله تونل زنی ، معدن ، پروژه های نیروگاه آبی ، شفت ها، مخازن عمیق و غارها برای نیرو، ذخیره سازی، فعالیت های صنعتی و تفریحی ایفا می کنند. [4] علاوه بر این، مهندسان زمین‌شناسی سیستم‌های پایش را طراحی می‌کنند، واکنش‌های طبیعی و القایی زمین را تجزیه و تحلیل می‌کنند و توصیه‌ها و گزارش‌هایی را در مورد استقرار ساختمان‌ها، پایداری شیب‌ها و پرها، و اثرات احتمالی بلایای طبیعی برای حمایت از پروژه‌های عمرانی و عمرانی تهیه می‌کنند. [4] در برخی از مشاغل، مهندسان زمین‌شناسی مطالعات نظری و کاربردی در مورد جریان آب زیرزمینی و آلودگی انجام می‌دهند تا راه‌حل‌های خاص سایت را ایجاد کنند که آلاینده‌ها را درمان می‌کند و امکان ساخت و ساز ایمن را فراهم می‌کند. [4] علاوه بر این، آنها ابزاری برای مدیریت و حفاظت از منابع آب سطحی و زیرزمینی و راه حل های اصلاح در صورت آلودگی طراحی می کنند. [4] اگر بر روی سایت معدن کار می کنند، مهندسان زمین شناسی ممکن است وظیفه برنامه ریزی، توسعه، هماهنگی و انجام مطالعات تئوری و تجربی در اکتشاف معدن، ارزیابی معدن و مطالعات امکان سنجی نسبت به صنعت معدن را داشته باشند. [4] آنها بررسی‌ها و مطالعات مربوط به ذخایر سنگ معدن، محاسبات ذخایر معدنی، و تخصص منابع معدنی، طراحی ژئوتکنیک و ژئومکانیکی و نظارت بر تخصص و مدیریت زیست‌محیطی را در یک عملیات معدنی در حال توسعه یا جاری انجام می‌دهند. [4] در پروژه‌های مختلف، ممکن است از آنها انتظار می‌رود که تحقیقات ژئوفیزیکی را از سطح با استفاده از گمانه‌ها یا از فضا برای تجزیه و تحلیل شرایط زمین، ترکیب و ساختار در همه مقیاس‌ها طراحی و انجام دهند [4]
مجوزهای مهندسی حرفه ای بسته به حوزه قضایی ممکن است از طریق یک سازمان شهرداری، استانی/ایالتی یا دولت فدرال/ملی صادر شود. هدف از این فرآیند صدور مجوز این است که اطمینان حاصل شود که مهندسان حرفه ای دانش فنی لازم، تجربه واقعی و درک اساسی از سیستم حقوقی محلی را برای انجام مهندسی در سطح حرفه ای دارند. در کانادا ، ایالات متحده ، ژاپن ، کره جنوبی ، بنگلادش و آفریقای جنوبی ، عنوان مهندس حرفه ای از طریق مجوز اعطا می شود. [19] در بریتانیا ، ایرلند ، هند و زیمبابوه عنوان اعطا شده مهندس خبره است. در استرالیا ، عنوان اعطا شده مهندس حرفه ای خبره است. [19] در نهایت، در اتحادیه اروپا ، عنوان اعطا شده مهندس اروپایی است. همه این عناوین دارای شرایط مشابهی برای اعتباربخشی هستند، از جمله مدرک معتبر پس از متوسطه و تجربه کاری مرتبط. [19]
در کانادا، مجوزهای مهندسی حرفه ای (P.Eng.) و Professional Geoscientist (P.Geo.) توسط نهادهای حرفه ای استانی تنظیم می شود که پایه و اساس قوانین آنها توسط Engineers Canada [20] و Geoscientists Canada تنظیم شده است . [21] سازمان های استانی در جدول زیر فهرست شده اند.
در ایالات متحده، همه افرادی که به دنبال تبدیل شدن به یک مهندس حرفه ای (PE) هستند باید مجوز خود را از طریق کمیسیون اعتباربخشی مهندسی (EAC) هیئت اعتباربخشی مهندسی و فناوری (ABET) دریافت کنند . [12] مجوزهای یک زمین شناس حرفه ای خبره در ایالات متحده توسط موسسه زمین شناسان حرفه ای آمریکا (AIPG) صادر و تنظیم می شود [21]
انجمن‌های حرفه‌ای در مهندسی زمین‌شناسی، سازمان‌های غیرانتفاعی هستند که به دنبال پیشرفت و ارتقای حرفه (های) ارائه‌شده و اتصال متخصصان با استفاده از شبکه، کنفرانس‌های منظم، جلسات و رویدادهای دیگر، و همچنین فراهم کردن بسترهایی برای انتشار ادبیات فنی از طریق فرم‌ها هستند. مجموعه مقالات کنفرانس، کتاب ها، استانداردهای فنی و روش های پیشنهادی، و فرصت هایی برای پیشرفت حرفه ای مانند دوره های کوتاه، کارگاه ها و تورهای فنی فراهم می کند. برخی از انجمن های حرفه ای منطقه ای، ملی و بین المللی مرتبط با مهندسین زمین شناسی در اینجا فهرست شده اند:
زمین شناسان مهندسی و مهندسان زمین شناسی هر دو به مطالعه زمین ، حرکت جابجایی و تغییرات آن [22] [23] و تعاملات جامعه انسانی و زیرساخت ها با، روی و در مواد زمین علاقه مند هستند . هر دو رشته برای انجام کارهای مرتبط نیاز به مجوز از نهادهای حرفه ای در اکثر حوزه های قضایی دارند. [22] [23] تفاوت اصلی بین مهندسان زمین شناسی و زمین شناسان مهندسی این است که مهندسان زمین شناسی مهندسین حرفه ای دارای مجوز (و گاهی اوقات نیز زمین شناسان/زمین شناسان حرفه ای ) با درک ترکیبی از علوم زمین و اصول مهندسی هستند ، در حالی که زمین شناسان مهندسی دانشمندان زمین شناسی هستند که کار بر برنامه‌های کاربردی برای پروژه‌های مهندسی متمرکز است و ممکن است آنها متخصصان/زمین‌شناسان حرفه‌ای دارای مجوز باشند ، اما مهندسان حرفه‌ای نباشند . بخش های فرعی زیر جزئیات بیشتری در مورد مسئولیت های متفاوت بین زمین شناسان مهندسی و مهندسان زمین شناسی ارائه می دهد.
زمین شناسان مهندسی، دانشمندان زمین شناسی کاربردی هستند که مشکلاتی را که ممکن است قبل، در حین و بعد از یک پروژه مهندسی ایجاد شود، ارزیابی می کنند . آنها آموزش دیده اند تا از مشکلات احتمالی مانند:
آنها از انواع تکنیک‌های آزمایش میدانی و آزمایشگاهی برای توصیف مواد زمینی استفاده می‌کنند که ممکن است بر ساخت‌وساز، ایمنی بلندمدت یا ردپای محیطی یک پروژه تأثیر بگذارد. مسئولیت های شغلی یک زمین شناس مهندسی عبارتند از:
مهندسان زمین شناسی مهندسانی هستند که دانش گسترده ای از علوم زمین شناسی یا زمین و همچنین زمین شناسی مهندسی، اصول مهندسی و شیوه های طراحی مهندسی دارند . این متخصصان واجد شرایط انجام نقش یا تعامل با زمین شناسان مهندسی هستند . با این حال، تمرکز اصلی آنها استفاده از داده های زمین شناسی مهندسی و همچنین مهارت های مهندسی برای موارد زیر است:
در تمام این فعالیت ها، مدل زمین شناسی ، تاریخچه زمین شناسی ، و محیط، و همچنین خواص مهندسی اندازه گیری شده مواد زمین مربوطه برای طراحی مهندسی و تصمیم گیری حیاتی است. [23]