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地質工学は、土木工学、鉱業、環境工学、林業などの分野に地質科学と工学原理を応用する工学の一分野です。 [ 1 ]地質技術者の仕事は、地質学的、地球環境学的、地球物理学的、地盤工学的調査を実施することにより、土木工学、環境工学、鉱業、石油・ガスプロジェクトの場所の適性を評価するなど、他の工学分野の仕事を指示または支援することがよくあります。[ 2 ]彼らは、地表および地下環境に影響を与える施設や操業の影響調査に関与しています。これらのプロジェクトに関して地質技術者が行う工学設計のインプットやその他の推奨事項は、建設と操業に大きな影響を与えることがよくあります。地質技術者は、地盤工学、地質、地球物理学的、水文地質学的、環境データの取得を計画、設計、実施します。これには、手動の地上ベースの方法から深層掘削、地球化学的サンプリング、高度な地球物理学的技術、衛星測量までが含まれます。[ 3 ]地質技術者は、過去および将来の地盤挙動の分析、あらゆるスケールでのマッピング、特定の工学的要件のための地盤特性評価プログラムにも関わっています。[ 1 ]これらの分析により、地質技術者は建設、鉱業、土木工学プロジェクトの基礎に大きな影響を与える可能性のある勧告を行い、報告書を作成します。[ 1 ]プロジェクトの例としては、岩盤掘削、建物の基礎強化、圧力グラウト注入、水路侵食制御、斜面および盛土の安定化、地すべりリスク評価、地下水モニタリング、汚染の評価と修復などがあります。さらに、地質技術者は、地表災害、地下水浄化、地下および地表掘削プロジェクト、資源管理に対する解決策を開発する設計チームにも参加しています。鉱山技術者と同様に、地質技術者も資源探査キャンペーン、鉱山評価および実現可能性評価を実施し、進行中の鉱山プロジェクトの効率性、持続可能性、安全性に貢献しています。[ 4 ]
地質工学という用語は19世紀まで造語されなかったが、[ 5 ]地質工学の原理は何千年にもわたる人類の歴史を通して実証されてきた。
地質工学原理の最も古い例の 1 つは、紀元前 2180 年～2160 年頃に建設されたユーフラテス トンネルです。 [ 6 ]これと、同時期の他のトンネルやカナートは、バビロンやペルシャなどの古代文明によって灌漑目的で使用されました。[ 6 ]地質工学原理が古代の工学プロジェクトで使用されたもう 1 つの有名な例は、古代ギリシャのエウパリノス水道トンネルの建設です。[ 7 ]これは、幾何学と三角法の原理を使用して両端から内側に向かって建設された最初のトンネルであり、土木工学と地質工学の両方にとって重要なマイルストーンとなりました。 [ 7 ]
地質工学の原理を設計や建設に適用したプロジェクトは何千年も前から存在していましたが、そのほとんどの期間、これらは土木工学の分野に含まれていました。地質工学のコースは1900年代初頭から提供されていましたが、20世紀半ばに需要が大幅に増加するまでは、専門的なコースにとどまっていました。[ 2 ]この需要は、ますます大規模で野心的な構造物の開発に伴う問題、人間が生み出す廃棄物、鉱物やエネルギー資源の不足、人為的な気候変動によって生じました。これらすべてが、地質学や地球科学の専門家でもあるプロのエンジニアを必要とする、より専門的な工学分野の必要性を生み出しました。
地質工学という学問分野の正式な創設に起因するとされる注目すべき災害には、1950年代と1960年代に米国と西ヨーロッパで発生したダム決壊事故がある。最も有名なものとしては、サン・フランシス・ダム決壊（1928年）[ 8 ] 、マルパッセ・ダム決壊（1959年）[ 9 ] 、ヴァイオン・ダム決壊（1963年）[ 10 ]があり、後者2件だけでも地質学の知識不足により約3,000人が死亡した。マルパッセ・ダム決壊は20世紀のフランスにおける最大の土木災害とみなされており、ヴァイオン・ダム決壊はヨーロッパ史上最も死者数の多い地滑り事故である。
地質工学の高等学位は世界中のさまざまな大学で提供されていますが、主に北米に集中しています。地質技術者は、地質学または地球科学と工学の両方のコースを含む学位を取得することがよくあります。プロの地質技術者として働くには、認定された機関から関連分野の学士号を取得する必要があります。 [ 2 ]特定の職種では、関連する工学分野の修士号または博士号が必要になる場合があります。[ 2 ]これらの学位を取得した後、プロの地質技術者として働きたい人は、管轄区域の専門家協会または規制機関から免許を取得するプロセスを経る必要があります。
カナダでは、8つの大学がカナダ技術者協会から地質工学の学士号取得のための学位プログラムを提供していると認定されています。[ 11 ]これらの大学の多くは、地質工学の大学院学位プログラムも提供しています。これらには以下が含まれます。
米国には、工学技術認定委員会（ABET）の工学認定委員会（EAC）によって認定された地質工学プログラムが13あります。[ 12 ]これらには以下が含まれます。
ABET による EAC から地質工学の学位プログラムを提供する認定を受けている他国の大学には、次のものがあります。[ 12 ]
地質工学には、地球科学のさまざまな側面を分析し、それを多様な工学プロジェクトに応用する複数の下位分野が存在します。以下に挙げる下位分野は、一般的に学部レベルで教えられており、それぞれ地質工学以外の分野とも重複する部分があります。しかし、教育課程を通じてこれらの下位分野のいずれかを専門とする地質技術者は、他の下位分野でも業務を行うための資格を取得できる場合があります。
地質環境工学は、土壌や水中の人為的汚染物質による環境影響の防止または軽減に焦点を当てた地質工学の下位分野です。 [ 13 ] [ 14 ]地質環境工学は、きれいな水の供給、廃棄物処理、あらゆる種類の汚染の制御のためのプロセスとインフラストラクチャの開発を通じてこれらの問題を解決します。 [ 15 ]地質環境エンジニアの仕事は、主に汚染物質の移動、相互作用、および結果の調査、汚染された場所の修復、および汚染されていない場所の保護に関係しています。[ 14 ]地質環境エンジニアの典型的な仕事には、次のものが含まれます。
鉱物・エネルギー資源探査（一般的には MinEx と略される）は、天然の鉱物・エネルギー資源の発見と持続可能な採掘に最新のツールと概念を適用する地質工学の分野である。[ 4 ]この分野を専門とする地質技術者は、探査と鉱床の境界確定、鉱山生産業務、鉱物処理、鉱山尾鉱やその他の鉱山廃棄物の環境影響とリスク評価プログラムなど、鉱物探査と採掘プロジェクトのいくつかの段階に取り組むことがある。[ 17 ]鉱山技術者と同様に、鉱物・エネルギー資源探査技術者は、鉱山サイトの設計、資金調達、管理にも責任を負うことがある。
地球物理工学は、トンネル、ダム、鉱山などの工学プロジェクトの設計や、地下の地質災害、地下水、汚染の検出に地球物理学の原理を応用する地質工学の下位分野です。地球物理学的調査は、あらゆるスケールで地盤の状態、構成、構造を分析するために、地表、ボーリング孔、または宇宙から実施されます。地球物理学的技術は、地震活動、磁気、重力、抵抗率などのさまざまな物理原理を応用します。この下位分野は、急速に増加する世界人口によって生み出された、より正確な地下情報に対する需要の増加の結果として、1990 年代初頭に創設されました。[ 18 ]地球物理工学と応用地球物理学は、最小限のコストで規制要件を満たすこととは対照的に、限界収益と最適化された設計と実践を必要とする点で、従来の地球物理学と主に異なります。[ 18 ]
地質技術者は、地質、地盤工学、地球物理学、地質環境、水文地質学的調査のための現場調査およびデータ取得プログラムの計画、開発、調整を担当します。[ 4 ]これらの調査は従来、土木工学、鉱業、石油、廃棄物管理、地域開発プロジェクトのために実施されてきましたが、環境および沿岸工学プロジェクト、長期地下核廃棄物貯蔵のためのより専門的なプロジェクトにますます重点が置かれるようになっています。[ 3 ]地質技術者はまた、岩盤および土壌掘削、圧力グラウト注入、水路侵食制御などの土木工学プロジェクトの基礎の構築を改善するための分析と推奨事項およびレポートの作成を担当します。さらに、地質技術者は、建設および土木工学プロジェクトを支援するために、建物の沈下、斜面および盛土の安定性、地すべりおよび地震の可能性のある影響に関する分析と推奨事項およびレポートを作成します。[ 3 ]地下掘削や地表建設において、周囲の岩盤や土壌を安全に掘削・安定化させる手段を設計するとともに、これらの掘削箇所からの、また掘削箇所内での水の流れを管理しなければならない。[ 4 ]
地質技術者は、トンネル、鉱業、水力発電プロジェクト、立坑、電力、貯蔵、産業活動、レクリエーションのための深層貯蔵庫や洞窟など、あらゆる形態の地下インフラにおいて主要な役割も担っています。 [ 4 ]さらに、地質技術者は、監視システムを設計し、自然および人為的な地盤応答を分析し、建設および土木工学プロジェクトを支援するために、建物の沈下、斜面および盛土の安定性、自然災害の可能性のある影響に関する勧告および報告書を作成します。[ 4 ]仕事によっては、地質技術者は、汚染物質を処理し、安全な建設を可能にする現場固有のソリューションを開発するために、地下水の流れと汚染に関する理論的および応用的な研究を実施します。 [ 4 ]さらに、汚染が発生した場合に、地表および地下水資源を管理および保護する方法と修復ソリューションを設計します。[ 4 ]鉱山現場で作業する場合、地質技術者は、鉱業に関連する鉱山探査、鉱山評価、実現可能性調査における理論的および実験的研究の計画、開発、調整、および実施を担当することがあります。[ 4 ]彼らは鉱床の調査や研究、鉱石埋蔵量の計算を行い、開発中または進行中の鉱山事業に鉱物資源の専門知識、地盤工学および地盤力学の設計と監視の専門知識、環境管理を提供します。[ 4 ]さまざまなプロジェクトにおいて、地表からボーリング孔を使用して、または宇宙から地球物理学的調査を設計および実行して、あらゆるスケールで地盤の状態、構成、構造を分析することが期待される場合があります。[ 4 ]
専門技術者免許は、管轄区域に応じて、市町村、州/地方、または連邦政府/国の政府機関を通じて発行される場合があります。この免許制度の目的は、専門技術者が専門レベルでエンジニアリングを行うために必要な技術的知識、実務経験、および現地の法制度に関する基本的な理解を有していることを確認することです。カナダ、米国、日本、韓国、バングラデシュ、および南アフリカでは、専門技術者の称号は免許によって付与されます。[ 19 ]英国、アイルランド、インド、およびジンバブエでは、付与される称号は公認技術者です。オーストラリアでは、付与される称号は公認専門技術者です。[ 19 ]最後に、欧州連合では、付与される称号は欧州技術者です。これらの称号はすべて、認定された高等教育学位と関連する実務経験を含む、同様の認定要件があります。[ 19 ]
カナダでは、プロフェッショナルエンジニア（P.Eng.）とプロフェッショナルジオサイエンティスト（P.Geo.）の免許は、カナダ技術者協会[ 20 ]とカナダ地球科学者協会[ 21 ]によって法律の基礎が定められた州の専門団体によって規制されています。州の組織は以下の表に記載されています。
米国では、プロフェッショナルエンジニア（PE）になろうとするすべての人は、工学技術認定委員会（ABET）の工学認定委員会（EAC）を通じてライセンスを取得する必要があります。[ 12 ]米国で認定プロフェッショナル地質学者になるためのライセンスは、米国プロフェッショナル地質学者協会（AIPG）によって発行および規制されています。[ 21 ]
地質工学分野の専門学会は、非営利団体であり、所属する専門職の発展と促進を目指し、ネットワーキング、定期的な会議、会合、その他のイベントを通じて専門家同士のつながりを強化するとともに、会議議事録、書籍、技術規格、推奨手法などの形で技術文献を出版するプラットフォームを提供し、短期コース、ワークショップ、技術視察ツアーなどの専門能力開発の機会を提供しています。地質技術者に関連する地域、国内、国際的な専門学会の一部を以下に挙げます。
地質工学者と地質工学者は、地球、その変動運動、変化の研究[ 22 ] [ 23 ]、および人間社会とインフラストラクチャが地球物質と、地球上、地球物質内で相互作用することに関心を持っています。どちらの分野も、ほとんどの管轄区域で関連業務を行うには専門機関からの免許が必要です。[ 22 ] [ 23 ]地質工学者と地質工学者の主な違いは、地質工学者は地球科学と工学原理の複合的な理解を持つ免許を持った専門技術者（場合によっては専門の地球科学者/地質学者でもある）であるのに対し、地質工学者は工学プロジェクトへの応用を仕事の中心とする地質学者であり、免許を持った専門の地球科学者/地質学者である可能性はありますが、専門技術者ではないということです。次のサブセクションでは、地質工学者と地質工学者の責任の違いについてさらに詳しく説明します。
工学地質学者は、工学プロジェクトの前、最中、後に発生する可能性のある問題を評価する応用地質学者です。彼らは、次のような潜在的な問題に気づくように訓練されています。
彼らは、建設、長期的な安全性、またはプロジェクトの環境負荷に影響を与える可能性のある地盤材料の特性を評価するために、さまざまな現場および実験室試験技術を使用します。地質技術者の職務内容には以下が含まれます。
地質技術者は、地質学または地球科学、工学地質学、工学原理、および工学設計実務に関する幅広い知識を有する技術者です。これらの専門家は、工学地質学者の役割を担ったり、工学地質学者と連携したりする資格を有しています。しかし、彼らの主な焦点は、工学地質学データと工学スキルを用いて以下のことを行うことです。
これらの活動すべてにおいて、地質モデル、地質史、環境、および関連する地球材料の測定された工学的特性は、工学的設計と意思決定にとって重要である。 [ 23 ]