המהפכה הדיגיטלית של הגיאוטכניקה כבר מעבר לפינה

כל העוסק בביצוע דרכים ומסעות, מנהל מחצבה, יועץ קרקע, או גיאולוג הנדסי - מכיר את רגע ההמתנה לתוצאות המעבדה של איכות חומרי החציבה או המצעים.

בין אם מדובר בבדיקות פרוקטור (Proctor) לקביעת הידוק מצעים, או בבדיקות חוזק לחיצה (UCS) של סלע במחצבה, התהליך נותר זהה כבר עשורים: איסוף דגימות, שינוע למעבדה, ובדיקות הרסניות שגוזלות זמן ומשאבים יקרים. מעבר לעלויות, הבעיה המרכזית היא המידע הנקודתי - אנחנו מקבלים אינדיקציה רק על "חופן" של חומר, שלא תמיד מייצג נאמנה את המורכבות המרחבית של אתר הפרויקט. גם כשמדובר בבדיקות לא הרסניות של איכות ההידוק בשטח, כמו מכשיר גרעיני, המידע שמתקבל הוא איטי יחסית ואינו מכסה בצורה מרחבית את מלוא תא השטח המהודק.

מחקרים חדשים שנערכו בשנים האחרונות, בשיתוף פעולה בין המכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון והמעבדה לחישה מרחוק באוניברסיטת תל אביב, מציעים חלופה שנשמעת כמעט כמו מדע בדיוני: שימוש בספקטרוסקופיה ובבינה מלאכותית כדי "לסרוק" את החומר ללא מגע ולקבל באופן מיידי את התכונות המכניות של הסלע או הקרקע על סמך אותן סריקות.

לקרוא את ה"דנ"א" של החומר דרך האור

השיטה מתבססת על האינטראקציה בין קרינה אלקטרומגנטית לחומר. לכל מינרל בקרקע יש "חתימה ספקטרלית" ייחודית – האופן שבו הוא מחזיר אור או פולט אנרגיה באורכי גל שונים, החל מהתחום הנראה והאינפרה-אדום הקרוב, מה שמכונה VNIR-SWIR (כלומר Visible to Near InfraRed up to Short Wave InfraRed) ועד לאינפרה-אדום התרמי, המכונה LWIR (כלומר Long Wave InfraRed). במילים אחרות, חיישנים מיוחדים מסוגלים לקלוט את האור המוחזר מהאובייקט, או את החום הנפלט ממנו, לקרוא ולבודד אותו לאורך מספר רב של ערוצים ספקטראליים.

באמצעות אלגוריתמים של למידת מכונה (Machine Learning) ומנועי חישוב מתקדמים אנחנו קוראים את החתימות הספקטראליות ומצליחים למצוא קשרים סטטיסטיים הדוקים בין החתימות הללו לבין תכונות גיאוטכניות קלאסיות. במילים פשוטות: המחשב לומד לזהות איך נראה סלע בעל ספיגות נמוכה או קרקע עם צפיפות יבשה מקסימלית גבוהה, רק על בסיס צורת החתימה הספקטראלית של האור המוחזר ממנו, או על סמך פליטת החום ממנו.

הישגים מבטיחים: מסלעים ועד מצעים

התוצאות במעבדה מרשימות ומקיפות את שני עמודי התווך של ענף הבניה והסלילה:

1. סלעים ואגרגטים: המחקר, שנעשה במימון של משרד האנרגיה, הראה דיוק גבוה מאוד (מעל 90%) בחיזוי התאמת אגרגטים לתקן הישראלי (ת"י 3) על בסיס ספיגות מים. אפילו תכונות כמו צפיפות ונקבוביות נחזו ברמת דיוק כמעט מושלמת (R² > 0.9)
2. קרקעות ומצעים: במחקר שהתחלנו לפני כשנה וחצי (במימון וליווי של נתיבי ישראל דרך קול קורא של משרד המדע, החדשנות והטכנולוגיה), המודלים הצליחו לחזות את מדדי הפרוקטור (צפיפות יבשה מקסימלית ותכולת רטיבות אופטימלית) ברמת התאמה טובה מאוד (מקדמי רגרסיה מעל 0.85) מה שמהווה הוכחת יכולת (Proof of Concept) משמעותית לשימוש בשיטה בבקרת הידוק.

פוטנציאל היישום: מהפכה בשטח

החזון ברור: במקום להמתין ימים לתוצאות מעבדה, נוכל בעתיד להשתמש במצלמות היפר-ספקטרליות המותקנות על רחפנים או על כלים הנדסיים בשטח. היישום יכול לקרות עוד בשלב החציבה – מנהל המחצבה יוכל לסווג את איכות הסלע עוד לפני הפיצוץ והכרייה, או בשלב הפרדת החומרים וחלוקתם לפי רמת האיכות. לחילופין, באתר הסלילה, הקבלן או איש בקרת האיכות, יוכלו לסרוק מקטע מצעים שלם ולקבל מפת איכות הידוק רציפה, בזמן אמת, כפי שמוצג בהדמיה להלן.

הדמייה: יישום השיטה בתחום הידוק מצעים (בוצע על ידי Gemini AI )

בין חזון למציאות: הדרך שעוד לפנינו

למרות האופטימיות, חשוב להבהיר שאנחנו עדיין לא בשלב ה- Plug-and-Play. המחקר הנוכחי מהווה את התשתית המדעית, אך המעבר מהמעבדה המבוקרת לשטח הדינמי דורש עבודת מו"פ נוספת ומשמעותית.

ישנם אתגרים שטרם פוצחו במלואם: כיצד תנאי תאורה משתנים ישפיעו על איכות המדידה? כיצד אבק, תנאי לחות או כיסויים שונים משפיעים על "חתימת האור" בשטח? בנוסף, חיזוי חוזק הסלע (UCS) עדיין מורכב יותר, שכן הוא מושפע מסדקים ופגמים פנימיים שהאור אינו תמיד מצליח "לראות" דרך פני השטח.

יחד עם זאת, שלבי העבודה במעבדה בהחלט מעודדים מאוד ואנחנו אופטימיים לגבי יכולת היישום של השיטה. הערכת מאפיינים שונים של קרקעות (וגם צמחים) באמצעות חישה מרחוק היפרספקטראלית נעשית כבר שנים רבות בתחומים של חקלאות חכמה ומדייקת. אין סיבה שלא נצליח ליישם את השיטה הזו גם לצרכים גיאוטכניים.

לאחרונה פתחנו תואר שני מחקרי במכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון, והמחקרים הללו בהחלט משתלבים כחלק מעבודת מאסטר לתואר שני במחקר יישומי. בנוסף, יזמים המעוניינים לקדם את הנושא מוזמנים ליצור קשר עם מחבר הכתבה.

סיכום

השילוב בין גיאוטכניקה לבינה מלאכותית פותח דלת לעידן חדש של הנדסה מבוססת מידע דיגיטלי. הפוטנציאל לחיסכון בזמן ובמשאבים הוא עצום, אך יישום מלא ידרוש סבלנות, השקעה במחקר שטח נוסף וסטנדרטיזציה של הפרוטוקולים החדשים. המבט שלנו על הקרקע משתנה - וכדאי שנתחיל להתרגל לראות אותה גם דרך ספקטרום של אור.

* הכתבה מבוססת על מחקריהם של ד"ר דגן בקון-מזור - ראש המחלקה להנדסת בניין במכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון (SCE), ד"ר יצחק אוגוסט - ראש המרכז למחקרים מתקדמים באופטיקה חישובית במחלקה להנדסת חשמל במכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון (SCE) ופרופ' איל בן-דור - ראש המעבדה לחישה מרחוק באוניברסיטת תל אביב.

מנהל תכנון לפרויקט עירוב שימושים

מנהל פרויקט בכיר לפרויקט מגורים בצפון

מהנדס ביצוע לפרויקט מגורים במרכז

קורס ניהול מערכות אלקטרומכניות בפרויקטי בנייה (MEP) | 20.10.2026

קורס בקרה תקציבית | 02.11.2026

קורס ניהול משא ומתן בענף הבנייה והתשתיות | 08.11.2026