APLICACIÓN DE LA GEOLOGÍA EN PROYECTOS DE INGENIERÍA

1. APLICACIÓN DE LA GEOLOGÍA EN PROYECTOS DE INGENIERÍA

La geología es una rama de la ciencia que abarca el conocimiento de la tierra en relación con su origen, historia y procesos que están remodelando sus formas terrestres en el tiempo. Para comprender el papel de la geología en los proyectos de ingeniería, una rama separada de la geología; La geología de la ingeniería ha evolucionado considerablemente en las últimas décadas.

La geología de ingeniería es un componente aplicado de la geología, que trata de la resistencia y el comportamiento mecánico de las rocas y los suelos. Este conocimiento aplicado de geología ayuda a ubicar el sitio factible para la gestión de peligros naturales, la gestión de la protección del medio ambiente, la minería, la central eléctrica, la presa, los túneles, las carreteras, los ferrocarriles, los puentes, los edificios de varios pisos, etc.

La aplicación de la geología en varios proyectos de ingeniería se describe claramente para cada proyecto siguiente:

1. Túneles
2. Presas
3. Edificios
4. Carreteras, ferrocarriles y puentes
5. Eliminación de desechos  

1. Túneles

Geológico y geotecnia, es la investigación de costos y tiempo de parámetros de control en proyectos de túneles. Tales investigaciones ayudan a minimizar el nivel de incertidumbre, que se encuentra durante la excavación del túnel.

Existen diversas consideraciones geológicas en una etapa de diseño de túneles, que son las siguientes:  

• Resistencia y comportamiento mecánico de la roca.  
• Estructuras de rocas
• Condición del agua subterránea  
• Gases en rocas  

Fuerza y ​​comportamiento mecánico de las rocas

Para determinar la resistencia (compresión, tensión y cizallamiento) y los parámetros de comportamiento (módulo, permeabilidad, relación de emisión), se realizan pruebas geotécnicas en muestras de roca, recolectadas a través de orificios. Estos parámetros se utilizan para la clasificación (sistema RMR / Q / GSI) de la calidad de la roca. En la actualidad, la simulación del entorno del túnel se realiza a través de métodos numéricos como FEM (método de elementos finitos), FDM (método de diferencias finitas) y DEM (método de elementos distintivos) mediante la utilización de los parámetros de fuerza y ​​comportamiento. Estos métodos numéricos ayudan en la ejecución optimizada de la excavación del túnel al predecir ubicaciones de posibles acumulaciones de tensión.

 Estructuras en las rocas

Las estructuras (pliegue, falla, unión y fractura) se consideran como uno de los parámetros más inciertos en el diseño de túneles. El resultado de las prospecciones geofísicas y los orificios de perforación se utilizan para reconstruir el entorno del estrato subsuperficial con discontinuidades. Esta reconstrucción se ve facilitada por extra e interpolación entre los puntos de datos. Las firmas de superficie del terreno plegado y con fallas se utilizan para ubicar su extensión lateral, mientras que los levantamientos geofísicos ayudan a alcanzar una extensión vertical aproximada. Las predicciones de la extensión de tales estructuras ayudan a evitar zonas relativamente débiles.

Condición del agua subterránea

Durante la etapa de investigación del sitio, descubrir la presencia de agua subterránea, la composición, la temperatura y el patrón de distribución es tan difícil como la incertidumbre estructural. Se realiza para mitigar cualquier posibilidad de inundación de agua subterránea y riesgo asociado durante la excavación en el túnel. Para este propósito, se perforan perforaciones para conocer el nivel de agua subterránea, la temperatura y la composición. Se han informado incidentes sobre el daño causado por el agua caliente inesperada en los túneles durante la excavación. Se realizan análisis compositivos para conocer su potencial corrosivo. También se realiza un estudio geofísico para revelar el patrón de distribución aproximado.

Gases en rocas

Varios gases como CH4 y CO2 (subproducto de la descomposición orgánica) y SO2 (por oxidación de minerales sulfurosos) permanecen atrapados en las rocas durante mucho tiempo y se liberan durante la excavación en el túnel. Esta exposición de los gases se vuelve venenosa (en caso de SO2 y H2S) y propensa al fuego (en caso de CH4) para los trabajadores de túneles. Por lo tanto, la investigación geológica y la pre-excavación es necesaria en la excavación de túneles.

1. Presas

Para estructuras como presas, el conocimiento geológico es un componente esencial en el diseño, así como en la etapa de construcción. En la etapa de diseño, el proceso de selección de sitios requiere una comprensión completa de la geología del área en términos de litología y estructura. La investigación geológica y geotécnica del sitio propuesto se realiza para evaluar la viabilidad del sitio del proyecto. La investigación geológica implica el mapeo litológico y estructural del área propuesta en la que se mapean a gran escala el tipo de roca, falla, pliegue y uniones. En la investigación geotécnica, las propiedades geológicas de ingeniería de la roca y el suelo se determinan para los análisis de resistencia (compresión, tracción y corte) y de comportamiento (módulo, porosidad, permeabilidad). Actualmente, se están utilizando métodos numéricos como los métodos de elementos finitos, diferencias finitas y volúmenes finitos para modelar el entorno de la presa con el objetivo de encontrar ubicaciones de tensión aproximadas dentro del sitio de la presa. En estos métodos numéricos, los insumos geológicos como la litología, la estructura, las propiedades de los materiales y el comportamiento desempeñan un papel vital. Para la etapa de construcción, en caso de relleno de roca o presa de tierra, la durabilidad, la naturaleza impermeable y la resistencia de las rocas se determinan mediante análisis geotécnicos. Así, la geología actúa como un factor importante en el proyecto de presas.

1. Edificios

En los proyectos de construcción, factores como la resistencia de los estratos del subsuelo (roca / suelo) y la disponibilidad de agua subterránea se consideran parámetros factibles en la etapa de diseño. Estos factores requieren conocimientos geológicos regionales y localizados. La fuerza de los estratos subsuperficiales está representada por la capacidad de carga, mientras que para la disponibilidad de agua subterránea, se realiza un estudio geofísico y se realiza la perforación. La clasificación de la masa rocosa y el suelo, que se practica en la etapa de diseño, también requiere un entendimiento geológico básico.