100 Preguntas Esenciales en Geotecnia

Cuando se observa un afloramiento rocoso desde cierta distancia, puede parecer un bloque compacto y homogéneo. Sin embargo, al acercarse, aparecen planos de estratificación, diaclasas, juntas, fallas o contactos litológicos que fragmentan la roca en bloques de distinto tamaño. Estas superficies de separación son las discontinuidades, y su presencia es lo que convierte a la roca intacta en un macizo rocoso. Desde el punto de vista geotécnico, son el elemento que más influye en su comportamiento.

La roca intacta, la matriz,  puede tener una resistencia muy elevada a compresión y una rigidez considerable. Pero en la práctica, el comportamiento del macizo rara vez está gobernado por la rotura de esa matriz. Lo habitual es que la deformación y la rotura se produzcan por deslizamiento, apertura o rotación de bloques a lo largo de discontinuidades preexistentes. En otras palabras, el macizo falla donde ya estaba “débil”.

La influencia de las discontinuidades depende de varios factores. El primero es su orientación respecto a las tensiones naturales y a la geometría de la obra. Una familia de juntas inclinadas hacia el talud puede generar planos de deslizamiento potenciales, mientras que la misma familia con otra orientación puede no tener consecuencias relevantes. En túneles, la intersección de varias familias puede dar lugar a cuñas inestables cuyo equilibrio depende exclusivamente del rozamiento en las juntas.

Otro factor esencial es el espaciamiento. Si las discontinuidades están muy próximas entre sí, el macizo se comporta como un conjunto de pequeños bloques, con baja rigidez global y elevada deformabilidad. Si están muy separadas, la respuesta puede aproximarse más a la de la roca intacta. Entre ambos extremos existe un amplio rango de comportamientos intermedios que deben evaluarse en función de la escala del problema.

La rugosidad y el estado superficial de las discontinuidades también son determinantes. Una junta rugosa, limpia y sin relleno puede ofrecer una resistencia al corte considerable. Por el contrario, una discontinuidad pulida o rellena de arcillas pierde gran parte de su capacidad resistente. La presencia de agua agrava este efecto, reduciendo el rozamiento efectivo y favoreciendo el deslizamiento.

Además de afectar a la resistencia, las discontinuidades controlan la deformabilidad del macizo. Bajo carga, pueden cerrarse, abrirse o deslizarse ligeramente, generando deformaciones muy superiores a las que corresponderían a la matriz rocosa. Por eso, los módulos de deformación medidos en laboratorio sobre roca intacta suelen ser mucho mayores que los valores representativos del macizo en campo. Esta diferencia explica el desarrollo de clasificaciones geomecánicas que ajustan las propiedades del macizo en función de la fracturación y del estado de las discontinuidades.

Desde el punto de vista hidrogeológico, las discontinuidades son también las principales vías de circulación del agua en roca. Aunque la matriz tenga una permeabilidad muy baja, una red de fracturas conectadas puede transformar el macizo en un medio altamente permeable. El agua que circula por estas superficies reduce la resistencia al corte, incrementa las presiones intersticiales y puede desencadenar inestabilidades que no existirían en condiciones secas.

En excavaciones profundas, la influencia de las discontinuidades se combina con el estado tensional del macizo. La liberación de tensiones al excavar puede provocar aperturas súbitas, desprendimientos o estallidos de roca, dependiendo de la calidad del macizo y de la orientación de las juntas. Por eso, la observación directa en el frente de excavación sigue siendo una herramienta insustituible para interpretar el comportamiento real del terreno.

En definitiva, las discontinuidades no son un detalle secundario de la roca, sino el elemento que define su comportamiento geotécnico. Determinan la resistencia, la rigidez, la estabilidad y la permeabilidad del macizo. La matriz aporta las propiedades básicas del material; las discontinuidades gobiernan cómo se movilizan esas propiedades en el terreno real. En mecánica de rocas, conocer y comprender la red de fracturas es igual de importante que saber la resistencia de la roca intacta.

Imagen de portada: Paul Valk (Unsplash)

Bibliografía utilizada

• Vallejo, M. (2002). Ingeniería Geológica. Prentice Hall.
• Hoek, E. (2006). Practical Rock Engineering.
• Bieniawski, Z.T. (1989). Engineering Rock Mass Classifications.
• Price, D. (2009). Engineering Geology: Principles and Practice.