Giới thiệu chuyên ngành Địa kỹ thuật và công trình ngầm

Bài viết sử dụng một phần nội dung của bài giới thiệu ngành Địa kỹ thuật xây dựng của hội Cơ học đất và Địa kỹ thuật xây dựng Quốc tế (International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering)

Địa kỹ thuật xây dựng là ngành học về mối quan hệ kỹ thuật giữa con người và trái đất. Là khoa học nghiên cứu giải thích về cơ học đất, cơ học đá và ứng dụng của chúng trong sự phát triển của nhân loại.

Ở thời kỳ sơ khai, những áp dụng về địa kỹ thuật của con người chỉ là thử dần, quan sát trải nghiệm và áp dụng kinh nghiệm. Những vấn đề sự cố đã xảy ra như tháp nghiêng pisa, đập Vajont... đặt ra cho con người phải sử dụng nhiều hơn những phương pháp khoa học vào địa kỹ thuật.

Từ những năm đầu 1700 tới 1900, các nhà khoa học như Colomb, Darcy, Rankine, Bussiness, Mohr và Atterberg đã công bố những lý thuyết cơ bản về cơ học đất và dòng thấm của nước trong đất. Một vài cơ sở khoa học đã được thành lập để phát triển lĩnh vực này cho xây dựng. Đáng kể nhất là Karl Terzaghi, người được coi là cha đẻ ngành Địa kỹ thuật đã xuất bản cuốn sách cổ điển về cơ học đất năm 1925.

Hầu hết những gì mà kỹ sư địa kỹ thuật làm nằm bên dưới mặt đất, đó là một lĩnh vực có phạm vi nghiên cứu rất rộng. Do tất cả các công trình đều phải đặt trên hoặc trong nền đất đá và đất đá cũng được sử dụng làm vật liệu xây dựng công trình.

Đất đá là một loại vật liệu đặt biệt phức tạp, với các tính chất rất khác nhau về thành phần hạt, sự gắn kết, cường độ và ứng xử của từng loại đất, làm cho nhiệm vụ của kỹ sư địa kỹ thuật là một trong những nhiệm vụ khó khăn, phức tạp và có phần thú vị trong xây dựng.

Kỹ sư địa kỹ thuật sử dụng các kiến thức cơ bản về cơ học đất đá để khảo sát điều kiện bên dưới mặt đất. Công việc khảo sát cho phép các công tác đánh giá và thiết kế như kiểm tra sự ổn định của mái dốc tự nhiên hoặc các công trình đất đá nhân tạo như với các vách đào và khối đắp, móng nông và móng sâu, đập, tường chắn, đường hầm và rất nhiều các công trình khác có tương tác trực tiếp tới đất nền và nước.

Kỹ thuật nền và móng là một trong những lĩnh vực quan trọng của địa kỹ thuật. Móng của bất cứ công trình nào cũng phải được thiết kế để chịu được các tải trọng của công trình và tải trọng tự nhiên như lực thẳng đứng hoặc lực nằm ngang do động đất và gió và cả tải trọng bản thân công trình. Các tòa nhà, cao ốc, cầu và các siêu công trình khác phải được đặt trên móng nông, móng bè hoặc móng cọc. Hệ thống chống đỡ bao gồm hệ thống chống cho công trình đào sâu, neo chống trượt lở, neo chống đỡ cho công trình hầm.

Mỗi công trình địa kỹ thuật luôn có sự khác biệt, điều kiện đất nền của mỗi công trình luôn khác nhau. Do đó, bước đầu tiên thường bao giờ cũng phải khảo sát hiện trường. Bắt đầu bằng khoan vào các tầng lớp đất đá, tiến hành thí nghiệm tại hiện trường hoặc lấy mẫu và sau đó phân tích trong phòng thí nghiệm. Khi đã xác định được các chỉ tiêu của đất đá, kỹ sư có thể thiết kế công trình bao gồm cả các tác động môi trường do xây dựng. Đối tượng công việc khảo sát có thể bao gồm cả các rủi ro do các hiểm họa tự nhiên như động đất, trượt lở đất, sụt đất, đất nền hóa lỏng, lũ bùn đá và đá lở có thể xảy ra với người, tài sản và môi trường.

Lĩnh vực Địa kỹ thuật có ảnh hưởng rõ rệt tới tính bền vững của công tác phát triển cơ sở hạ tầng bởi vị trí tiên phong trong quá trình xây dựng. Các nghiên cứu chuyên sâu ở lĩnh vực này, các tiến bộ nổi bật về địa kỹ thuật đều được tạo ra từ những cơ sở có tính nguyên tắc. Hầu hết sự đổi mới đó không được công chúng biết tới vì công việc nằm trong nền đất, nhưng lại là bộ phận thiết yếu cho thành công của công trình. Đó có thể là các kết cấu tạm như hệ thống neo giữ cho hố đào sâu để xây dựng cao ốc. Đó có thể là hệ thống kết cấu bị chôn vĩnh cửu như hệ thống móng phức tạp của một cây cầu.

Môi trường xây dựng nơi chúng ta sống đóng vai trò là phần chuyển tiếp động mà qua đó con người và hệ sinh thái tác động qua lại lẫn nhau. Hiểu sâu sắc về những quan hệ phụ thuộc lẫn nhau này sẽ là chìa khóa để khẳng định vai trò của kỹ sư địa kỹ thuật tới xã hội.

Qua lịch sử, địa kỹ thuật đã làm thay đổi cách chúng ta sống và thậm chí thay đổi cả cách nghĩ. Các công trình lớn đã xây dựng, đặc biệt là việc xử lý các sự cố công trình xảy ra liên quan đến điều kiện địa chất đã cho thấy vai trò quan trọng của chuyên ngành Địa kỹ thuật và có ảnh hưởng tới các thế hệ trong quá khứ và hiện tại.

Cơ hội sau khi ra trường

Học ngành địa kỹ thuật và công trình ngầm, khi ra trường, sinh viên nhận bằng kỹ sư kỹ thuật xây dựng.

Kỹ sư chuyên ngành Địa kỹ thuật có thể làm việc ở nhiều lĩnh vực như xây dựng, như giao thông, thủy lợi, xây dựng dân dụng, cơ sở hạ tầng và các loại công trình đặc biệt. Các công việc mà kỹ sư địa kỹ thuật có thể làm như khảo sát địa kỹ thuật cho tất cả các loại công trình (công trình xây dựng dân dụng – công nghiệp, các công trình giao thông, thủy lợi, sân bay, bến cảng, các công trình ngầm, công trình khai thác mỏ và các công trình quân sự…), thiết kế và thi công nền móng các loại công trình xây dựng; thiết kế và thi công các giải pháp Địa kỹ thuật như cải tạo và xử lý nền đất yếu, bảo vệ mái dốc; khảo sát và đánh giá các hoạt động tai biến địa chất và môi trường; thiết kế và tổ chức thực hiện công tác quan trắc địa kỹ thuật; thí nghiệm kiểm tra chất lượng thi công các công trình địa kỹ thuật như kiểm tra chất lượng cọc, chất lượng vật liệu đắp các loại công trình... Liên quan tới lĩnh vực chuyên ngành, có rất nhiều cơ hội việc làm sau khi ra trường. Kỹ sư tốt nghiệp có thể giữ các vai trò tư vấn thiết kế, giám sát thi công và kiểm tra chất lượng công trình.

Ngành Địa kỹ thuật và công trình ngầm ở trường Đại học Thủy lợi

Ở khoa công trình, đại học Thủy lợi, địa kỹ thuật và công trình ngầm là một chuyên ngành của ngành kỹ thuật xây dựng. Đại học Thủy lợi là cơ sở đào tạo mở chuyên ngành địa kỹ thuật và công trình ngầm sớm nhất ở Việt Nam, nhằm đáp ứng các nhu cầu của xã hội và hội nhập quốc tế. Chương trình đào tạo chuyên ngành Địa kỹ thuật và CTN được thiết kế theo đúng tiêu chuẩn quốc tế, các môn học được thiết kế theo sát nhu cầu thực tế, nhằm trang bị cho sinh viên lý thuyết cơ bản và các kiến thức, kỹ năng về công nghệ mới nhất. Bên cạnh các môn học bắt buộc, sinh viên có thể lựa chọn một số môn học theo nhu cầu. Nội dung chương trình đào tạo cung cấp đầy đủ những kiến thức cơ bản, cơ sở và kiến thức chuyên môn toàn diện về ngành Địa kỹ thuật xây dựng như: kiến thức về cơ học và các kiến thức nền tảng về xây dựng; địa chất; địa chất công trình – địa kỹ thuật.

Theo thống kê, sinh viên các khóa khi ra trường đều có việc làm, đa phần làm đúng lĩnh vực chuyên ngành được đào tạo.

Bộ môn Địa kỹ thuật

Bộ môn Địa kỹ thuật là bộ môn phụ trách chương trình đào tạo chuyên ngành Địa kỹ thuật và Công trình ngầm. Đội ngũ giảng dạy của bộ môn đều có trình độ tiến sĩ, được đào tạo từ các nước tiên tiến, có tham gia nhiều công trình thực tế và nghiên cứu khoa học. Bộ môn có bề dày tham gia công tác giảng dạy các môn cơ sở và chuyên ngành cho sinh viên các ngành khối công trình như Địa chất công trình, Cơ học đất, Nền và móng, tin học ứng dụng trong Địa kỹ thuật và các môn phục vụ chuyên ngành. Bộ môn cũng tham gia đào tạo rất nhiều khóa sinh viên giành giải cao cuộc thi Olimpic môn Cơ học đất toàn quốc. Nhiều nhóm sinh viên tham gia nghiên cứu khoa học theo sự hướng dẫn của giảng viên bộ môn cũng giành được thành tích cao. Phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật do bộ môn quản lý là phòng thí nghiệm được trang bị hiện đại, phục vụ giảng dạy và nghiên cứu khoa học. Các giảng viên của bộ môn Địa kỹ thuật sở hữu 3 bằng sáng chế về giải pháp tính toán cũng như giải pháp xử lý nền và bảo vệ công trình.