100 PREGUNTAS ESENCIALES EN GEOTECNIA

En el lenguaje cotidiano de la ingeniería civil, los términos geotecnia, ingeniería geológica, mecánica del suelo y mecánica de rocas se utilizan a veces como sinónimos, pero en realidad describen campos complementarios que se solapan parcialmente, cada uno con su propio enfoque y propósito.

*Por supuesto, esto que aquí se cuenta es una opinión, un criterio proprio, pero que no será del beneplácito de muchos colegas.

Comprender sus diferencias no es una cuestión de terminología: es una forma de entender cómo interactúan la geología y la ingeniería para construir sobre el terreno.

Geotecnia es la disciplina integradora, es el marco general que engloba el estudio del comportamiento del terreno desde un punto de vista ingenieril. Analiza cómo responden los suelos y las rocas a las cargas o las excavaciones impuestas por las obras, y proporciona los métodos para diseñar cimentaciones, taludes, túneles, presas o terraplenes.

Su misión no es solo describir el terreno, sino predecir su comportamiento y garantizar la seguridad y funcionalidad de las estructuras que lo modifican.

La geotecnia actúa como puente entre la geología y la ingeniería estructural. Toma de la primera el conocimiento sobre la formación, composición y estructura del terreno, y de la segunda los métodos de cálculo, modelización y diseño. De esa unión nace su carácter híbrido, técnico y a la vez interpretativo.

La ingeniería geológica se sitúa un paso antes. Es la rama de la geología que estudia el terreno y sus procesos naturales para prevenir riesgos y planificar obras con criterio geocientífico. Se analiza la composición y estructura del suelo o de la roca, identifica discontinuidades, fallas, capas blandas o acuíferos, y evalúa la estabilidad natural del terreno.

Sus métodos de trabajo combinan la observación directa con técnicas cada vez más avanzadas. En ingeniería geológica se comienza interpretando el terreno a partir de la cartografía geológica, analizando afloramientos, estructuras y unidades litológicas visibles. A ello se suman los sondeos, los levantamientos estructurales, que permiten medir la orientación de los estratos, las fracturas o los pliegues que condicionan la estabilidad del macizo. Con esa información se elaboran perfiles y cortes geológicos interpretativos, que ayudan a anticipar la estratigrafía y los posibles cambios de material. La investigación se completa con estudios hidrogeológicos, en los que se emplean piezómetros, ensayos de bombeo o trazadores para comprender la dinámica del agua subterránea, y con métodos geofísicos, como la resistividad eléctrica o el georadar, que permiten caracterizar el subsuelo sin necesidad de excavación. Finalmente, la fotointerpretación y la teledetección, hoy potenciadas por el uso de drones y modelos digitales del terreno generados mediante LIDAR, proporcionan una visión tridimensional del relieve y de las estructuras, integrando en un solo modelo la observación de campo y el análisis remoto.

La función de la ingeniería geológica es caracterizar y representar el medio geológico, identificar riesgos y definir el modelo conceptual del terreno. Una vez conocido ese modelo, ya podemos diseñar soluciones constructivas adaptadas a él.

La mecánica del suelo y la mecánica de rocas constituyen el núcleo teórico de la geotecnia. Ambas se basan en los principios de la mecánica clásica de medios continuos, aplicados a materiales naturales.

La mecánica del suelo, fundada por Karl Terzaghi en los años veinte del siglo XX, se apoya en los principios fundamentales de la mecánica clásica aplicados a un material natural y complejo. Parte del equilibrio de fuerzas, según las leyes de Newton, para analizar los esfuerzos y tensiones que actúan en el terreno, y recurre a la teoría de la elasticidad y la plasticidad para describir su deformación bajo carga. Integra además el flujo de fluidos en medios porosos, formulado por Darcy, para comprender la filtración del agua a través del suelo y sus efectos sobre la presión intersticial. La teoría de la consolidación unidimensional de Terzaghi explica cómo se disipan esas presiones con el tiempo, y los distintos criterios de rotura, como el de Mohr-Coulomb, permiten estimar la resistencia al corte del material. De la combinación de estos principios nacen los conceptos de consolidación, capacidad portante, estabilidad y empuje de tierras, pilares del diseño geotécnico moderno y base del cálculo cotidiano en cimentaciones, muros y taludes.

Por su parte, la mecánica de rocas aplica principios análogos a los de la mecánica de suelos, pero adaptados a materiales discontinuos, heterogéneos y anisótropos, en los que el comportamiento global depende tanto de la matriz rocosa como de sus discontinuidades. En este campo se estudian las tensiones in situ y su redistribución cuando se producen excavaciones o se aplican cargas, así como la teoría de la fractura y el comportamiento frágil, fundamentales para comprender la respuesta de los macizos fisurados. El análisis de juntas y discontinuidades, mediante parámetros como la rugosidad o la apertura, permite caracterizar la resistencia y deformabilidad del conjunto. Para estimar la resistencia global del macizo se emplean modelos empíricos y clasificaciones geomecánicas, entre los que destacan el criterio Hoek–Brown y los sistemas RMR y Q, que integran observaciones de campo con formulaciones teóricas. Así, la mecánica de rocas se aproxima más a la geología estructural que a la mecánica pura, y su aplicación directa se observa en la excavación de túneles o cavidades subterráneas, la estabilidad de taludes y la cimentación de presas.

En la práctica profesional, estas fronteras se difuminan. Muchos geólogos se especializan en geotecnia, y muchos ingenieros civiles profundizan en geología. Pero los equipos multidisciplinares son la norma, especialmente en proyectos complejos donde intervienen procesos naturales y estructuras de gran escala.

Por eso, más que discutir si son lo mismo, conviene entender que forman un continuo de conocimiento, desde la descripción del terreno hasta el diseño de la obra.

En definitiva, la geotecnia no se entiende sin la geología ni sin la mecánica, y a su vez transforma ese conocimiento en decisiones constructivas: qué tipo de cimentación elegir, qué talud es estable o qué sostenimiento requiere un túnel.

Imagen de portada: Foto de John Gibbons en Unsplash

📚 Referencias

• Terzaghi, K. (1943). Theoretical Soil Mechanics. John Wiley & Sons.
• Taylor, D.W. (1948). Fundamentals of Soil Mechanics. Wiley.
• Hoek, E., & Brown, E.T. (1980). Underground Excavations in Rock. Institution of Mining and Metallurgy.
• Dearman, W.R. (1991). Engineering Geological Mapping. Butterworth-Heinemann.
• Bell, F.G. (2007). Engineering Geology. Elsevier.
• Atkinson, J. (2007). The Mechanics of Soils and Foundations. Taylor & Francis.
• ISRM (2022). Commission on Rock Mechanics and Engineering Geology: Scope and Activities. International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering.
• ISSMGE (2024). Technical Committees Overview. International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering.