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domingo, 1 de abril de 2012

Historia de la Geotecnia - La Geotecnia en el contexto de la vida - Especulación y recuerdos


Sede UNAL Manizales

Como homenaje de gratitud a toda una vida dedicada a la enseñanza de la ingeniería civil y en especial a la geotecnia a sus alumnos, y a quienes pudiere interesar, a través del "Boletín de Vías"; respetuosamente transcribo la conferencia presentada por Carlos Enrique Ruiz Salamanca, durante la apertura del XIII Congreso Colombiano de Geotecnia, realizado en la Universidad Nacional de Colombia, en Manizales, Caldas-Colombia, en septiembre de 2010.

Carlos Enrique Ruiz y su esposa Livia González

En este sentido discurso, nos relata de manera poética y filosófica, como percibe el desarrollo de la Ingeniería Geotécnica en su vida, y de como fue el desarrollo de la escuela de geotecnia en la sede Manizales de la Universidad Nacional de Colombia, claustro en donde se han educado multitud de ingenieros civiles, muchos de los cuales han brindado importantes aportes locales y regionales en la construcción de una adecuada "cimentación" de futuras generaciones de ingenieros.

Panorámica de Manizales



Derrotero: 

0. Justificación
1. Algo surgió de la nada
2. La Geotecnia en el descubrir del mundo
3. La ciencia del origen en el habitar
4. Lo imprescindible del diálogo
5. La primera conferencia regional
6. La catástrofe del Ruiz/Armero
7. La jornada extiende sus brazos…


Hubo un tiempo sin forma, una fusión
de basalto mordida de cristales.
Con certeza hubo un río, un mar antiguo,
donde rodó la piedra.
También hubo un sismo, y otro sismo 
ahora cumplirá, en la mano cerrada, 
la forma prometida. 
Así, exacta, 
se modeló la piedra.


José Saramago 
(En: "Piedra corazón", de: "Piedra de Luna")

Discúlpenme, por favor, si acepté asumir la palabra en este momento significativo de apertura del nuevo congreso de especialidad en la que estuve involucrado como agitador de conciencias, entre labores de pico y pala, modelaciones de taludes en basalto y “cabayuna”, así como regente en aula y laboratorio, con intentos casi siempre fallidos por arrebatarle secretos a los materiales térreos. Testimonios quedarán, de alguna forma, en el recuerdo comprensivo y generoso de quienes fueron mis compañeros de diálogo por brechas y caminos, por pasillos y tableros, entre ecuaciones diferenciales e hipótesis de papel, y en cierta publicación científico-técnica que arribó hace pocos años, de manera increíble, al número cien, con refugio ahora en el mundo del silencio, al haber sido desplazada por los arrebatos “puntífagos” que modelan, en desgracia, la universidad de hoy.

Referentes en la vida he tenido, con sentido de emulación de altruismo intelectual, y para no distraerlos en demasía, en este comienzo de la lección de apertura, tan solo quiero nombrar a los ingenieros/escritores Juan Benet y Enrique Uribe-White, ambos de estirpe clásica, curtidos en labores profesionales, apegados a la palabra, con obra escrita, testimonial, que encumbra la hibridación de dos profesiones en el misterio del ser, con ambiciones unitarias.

A continuación está, entonces, el sentimiento mío, trascendido, que deseo compartirles con singular respeto, y no sin emoción, en dos campos: el especulativo, y el del recuerdo.

1. Algo surgió de la nada

Geotecnia es arte, oficio, técnica, ciencia. Su origen se remonta a los primeros usos del suelo y de la roca, con asidero fundamental cuando se creó la escritura en la Mesopotamia inmemorial sobre placas de arcilla cosida, que dieron origen a "La epopeya de Gilgamesh" y cuando se construyeron viviendas de tierra en la ciudad más suntuosa de la antigüedad: la Bagdad de "Las mil y una noches", destruida por los mongoles en el siglo XIII. El hombre de las cavernas enfrentó aquellos materiales de tierra y roca, para generar, con ingenio, estabilidad en sus recintos de oscuridad de fuego. Y en sus ratos de ocio creó figuras en las paredes, con despliegue creativo, luego reconocidas como formas del arte mural. Entonces la Geotecnia fue surgiendo de la nada, por obra y gracia del reto que la naturaleza le ponía a aquellos humanos del paleolítico, para que consiguieran habitar y recrearse; tener paredes y pisos seguros de merodear por la subsistencia. El concepto de estabilidad lo fue dando la manera de habitar, de moverse el primitivo en ámbitos de riesgo. 

Al adquirirse conciencia del existir, brotó la disposición del medio a las necesidades más elementales de subsistencia, sin pensar que en el tiempo se irían modelando las formas de enfrentar la naturaleza para dominarla, o al menos como intento de construir confianza y sosiego, sin pensar que en ese reto estaría también la desmedida acción que pondría en riesgo la vida de la humanidad al minar la naturaleza con procederes despiadados.

2. La Geotecnia en el descubrir del mundo

En la Geotecnia se contiene la vida en uso de los materiales naturales, en su espectro más amplio y sorpresivo. Enfrenta incluso el origen y evolución de los mismos, como en el caso de la manera como se originan las arcillas, en un proceso verdaderamente alucinante. Borges lo dijo: “El pasado es arcilla que el presente/ labra a su antojo. Interminablemente.” 

Pasado en presente, con el antojo de acciones naturales o inducidas, con detonar de procesos sin término. Y la Geotecnia entra a considerar el apego de magmas y demás eyectos volcánicos a territorios de amenazante belleza. Algo así como lo cantado por Anna Ajmátova: "En el éter polvo se vuelven los sonidos/ y la niebla oculta el empezar del día". Polvo en algún instante, compaginado con nubarrones agresivos, para luego alcanzar la niebla con su toque de caricia y de suave protección a los seres y a las cosas. Es el ambiente de sedimentos acogidos en la serenidad de momentos que intentan borrar el pasado, sin dejar de testimoniarlo en su intimidad. 

En cada punto de la naturaleza, en cada guijarro, piedra y terrón, en cada estrato, está el registro de un pasado de agite, con secretos en la gestación de lo que ha ido encontrando el ser humano en su caminar, un tanto sin rumbo, bastante al azar. En general, agua, tierras y rocas son el ámbito del ser humano, a la manera del enunciado antiguo: aire, fuego y agua. En el origen, los materiales fueron fuego, condición que tiene secuelas, como amenaza y como placer en el disfrute transitorio de los lugares. Y el agua también tiene su procedencia en las antípodas de hielo y fuego, de sensación de permanencia y de esguince en lo transitorio, con intimidación en la fugacidad.

Los conceptos y las teorías surgen del dolor proveniente de lo trágico, con perspectiva de prevenir, de jugarle escape a las amenazas naturales. Y el ser humano en su condición de generador de tragedia y placer, se complace en la búsqueda de medios para sortear la antinomia. Lo que fue ayer esguince, en un enunciado favorable, hoy es reto para engrosar el conocimiento de las conductas de la naturaleza. Y el proceso se marca en sistemas no lineales, con autorevisión y ahondamiento en comprensiones, para formulaciones nuevas. Los quarks en el origen de la materia. Lo fractal se manifiesta, para empezar, en las formas superficiales, integradoras del paisaje geológico, y en las estructuras internas de los materiales. 

El movimiento browniano en la intimidad de los suelos hace, en ocasiones, aleatorio su comportamiento. El elemento finito aparece como recurso de unidad elemental que con visión de sistema permite el intento de asimilar los problemas, para encontrar soluciones, muchas veces ajenas a formas racionales preconcebidas. El caos entra a ser un campo de comprensiones heterodoxas para abordar las situaciones en lo amenazante de los materiales forjados, con tendencia de evolución en zigzagueo, por la naturaleza, sin desconocer retrocesos y avances, en la compostura de los mismos, y en las teorías que simulan, una y otra vez, replicar esos vaivenes, como intento de sujetar y conducir las manifestaciones de azar.

3. La ciencia del origen en el habitar

Demócrito de Abdera es un referente en estas consideraciones, quien fue un subversivo en su tiempo, frente al idealismo de Platón. Es referente en lo que tiene que ver con su teoría atomista y en el conjunto de sus miradas en favor del conocimiento, pero para buscar un fin, que no es otro que alcanzar formas de plenitud, donde sea posible el disfrute, la alegría, en el ser humano; ese afán incansable por la felicidad, con los menores grados posibles de tristeza. A Demócrito será saludable recordarlo siempre, como cuando dijo: "Quien pretenda el bienestar preciso es que no emprende muchas cosas ni en público ni en privado; y en las que por acaso emprendiere, no se deje llevar a más de lo que dan sus propias fuerzas y naturaleza...", pero también nos enseñó: "La Naturaleza y la Educación son parientes: porque la Educación configura según nuevas medidas al hombre y en virtud de tal cambio de medidas hace Naturaleza." Demócrito se anticipó al estimar al ser humano como parte de la naturaleza, pero parte actuante, de mejor disposición si su educación es progresiva y de calidad, con capacidad de transformarlo para introducir, como elemento activo, procesos en la naturaleza, deseables que sean para bien, lo que no siempre ocurre, por las malformaciones adquiridas en una educación carente de ética y dignidad, que no inculca ni construye conductas en las personas para un trabajo armonioso con la naturaleza, y ni se diga para el bien común.

Y las ciencias de la tierra le juegan, con su perseverancia, en el control de inestabilidades, a ese propósito altruista de alcanzar niveles ambientales de satisfacción, con la oscilación debida a la inestabilidad humana, en concordancia con las inestabilidades naturales. La asociación de movimientos brownianos en la mecánica cuántica abre camino en medio de la complejidad creciente de los problemas. Y el camino sigue, entre azares y conjeturas, entre modelaciones de aproximación y desventuras caóticas. El recordado Demócrito de Abdera se ocupó también de meditar sobre los alcances y las relaciones entre el azar, la naturaleza y la esperanza. El instrumento ineludible ha de ser la comprensión, o la actitud constante de apreciar los detalles y el conjunto en los problemas, con capacidad de descubrir conexiones, parentescos, interrelaciones, singularidades y, en últimas, formulaciones con alto grado de acierto para afrontarlos y resolverlos, en lo deseable y posible.

El sentido ambicionado de pronóstico, para prevenir o eludir males indeseados, es también parte de ese ocuparse a diario las ciencias de la tierra de habitar el mundo, en geografías y circunstancias, las más disímiles. La Geotecnia entra a ser, entonces, esa componente pragmática por acondicionar el medio terrestre a unas maneras deseadas de vivir, con cierto grado de armonía con la naturaleza, aquella porción que nos ha tocado en suerte disfrutar y padecer. Pragmática, digo, pero orientada por teoría en continuo desarrollo, desde la química, la biología, la mineralogía, la física, la matemática, la geoestadística, hasta en sus relaciones con la historia y la antropo-sociología.

La Geotecnia no puede ser ajena al habitar. Martin Heidegger, ese filósofo de tantas cosas extrañas, merodeó por el sentido de ese habitar. El habitar anima el construir para llegar a la morada, con los conceptos asociados de abrigar y cuidar. Es decir, se habita en tanto se es en el mundo; se habita por el hecho mismo de estar en la Tierra, en el mundo, como especie de derecho propio. Construir no es suficiente, es indispensable también habitar y cuidar, para tener abrigo satisfactorio en compensación. Y la Geotecnia tiene como misión la de interpretar comportamientos de los materiales naturales, sin descuidar el poder de la intuición, para construir y reconstruir, propiciando un mejor ambiente en el habitar, con sentido de seguridad, de facilitar el sosiego en el tránsito de estos moradores por sus lugares, sin perder los incentivos propios en la condición del ser humano, para ir adelante, con procesos constructivos, sobre la base de los procederes de generaciones precedentes. De esa manera haríamos de la vida en sociedad acumulación sensata de experiencias.

4. Lo imprescindible del diálogo

Hay una situación ineludible en la Geotecnia, y es el debate propiciado entre los especialistas para buscar las soluciones más favorables, en mayor grado cuando se trata de académicos y aun de consultores privados. Es natural en la disciplina emprender diálogos para asimilar variables que inciden en el problema, acopiar el máximo de información y de interpretaciones, y no dejar los problemas en manos de programas preestablecidos, con potencialidad de crecidas simulaciones automáticas. El diálogo es insustituible, que por su origen etimológico (del griego dialogos) alude al conocimiento a través de la palabra, y se asume como elemento civilizador, puesto que fomenta la participación en el tratamiento de los problemas, con las acepciones que le son propias como el compartir y el conseguir colaboración, es decir, sumatoria de esfuerzos, con inteligencias congregadas hacia el mismo objetivo, sin despreciar las tres dimensiones del ser humano: la individual, la colectiva o social y la cósmica, muy bien interpretadas por un físico teórico de la trascendencia de David Bohm, el autor de obras clásicas como "La totalidad y el orden implicado", y "Ciencia, orden y creatividad".

Por su parte el debate alude a la discusión, al examen de las alternativas pensables y posibles, incluso por más diferentes que puedan ser, sobre la base del diálogo. Y la Geotecnia es singular ejemplo. 

Los diálogos/debates que por necesidad se suelen emprender en la Geotecnia son puestas en común de los problemas y de los recursos teóricos y materiales, para afrontar las debidas soluciones. Diálogos que despiertan entre los participantes el reto por escudriñar en pensamientos, en criterios, en formulaciones físico-matemáticas, con sentido creativo y hasta de riesgo, sin dejar escapar incluso las posiciones más extremas. Los significados cobran singularidad en esos debates, también para construir lenguajes comunes que faciliten la intercomunicación, con enriquecimiento mutuo en teorías y aplicaciones anteriores que puedan ser referentes, de marcada utilidad práctica.

A propósito de lo expresado sobre la naturaleza desprevenida, desprejuiciada y constructiva del diálogo, recuerdo a Jorge-Luis Borges, ese gran escritor que se aventuró en tantos espacios del saber, quien llegó a decir lo siguiente: "... He tratado de pensar al conversar, que es indiferente que yo tenga razón o que tenga razón usted, lo importante es llegar a una conclusión y de qué lado de la mesa llega eso, o de qué boca, o de qué rostro, o desde qué nombre es lo de menos."

Por cuanto la Geotecnia aborda situaciones de lugar en relación con la vida de comunidades, ella no puede desconocer su papel en la misión social, al lograr sitios recuperados o adecuados para el habitar, que decía Heidegger, con sentido de propiciar el bienestar, y las dosis merecidas de gusto, placer o felicidad. 

La consideración del paisaje es propia de la Geotecnia, en mayor grado con los desarrollos de la Geología Ambiental, estudio que en Colombia introdujo Michel Hermelin. Paisaje de igual modo en el sentido de preservar o rescatar identidades naturales, con geomorfologías interpretadas a cabalidad, sin desencadenar procesos de deterioro, por el contrario previniéndolos o enmendándolos. Es ahí donde cabe considerar la que David Bohm llama dimensión cósmica, como inmersión del ser humano en la naturaleza, de la que hace parte insoslayable, y de la cual se debe tener conciencia plena, para que en las intervenciones del medio no vayamos a producir efectos contraproducentes, sino concordantes con el que pudiéramos denominar espíritu de la naturaleza, en cuyo descubrimiento no deberíamos ahorrar esfuerzos.

5. La primera conferencia regional (de Geotecnia)

Esta intervención no puede pasar por alto aquel momento tan singular que fue la "Primera conferencia regional de Geotecnia", realizada en esta sede de la Universidad Nacional en agosto de 1975, con varias características fundamentales de recordar:

1. La llevamos a cabo como especie de eco del "Segundo simposio colombiano de Geotecnia” cumplido en Bogotá en junio de 1974, que tuvo como invitado central a mi maestro, el académico de ciencias y pionero de la Mecánica del Suelo y la Geotecnia en España, el Prof. Dr. José Antonio Jiménez-Salas.

2. Tuvimos 250 participantes, de universidades y firmas consultoras, con la presentación de 14 importantes trabajos, en temas de cenizas volcánicas, estabilidad de laderas y de carreteras, la consideración sustantiva de los drenajes, los inventarios de estudios geomorfológicos y métodos asociados, además de estudios sobre casos particulares, como los problemas de erosión en Manizales; el cuasi-eterno problema de estabilidad en la Estampilla (proximidades de nuestra ciudad); experiencias de estudios geológicos en el norte del departamento de Caldas; la experiencia muy singular en el diseño y construcción de una "presa zonada" ("San Francisco" de la CHEC, 1966/69), con núcleo de ceniza volcánica y espaldones de conglomerado de ríos; el también especial estudio sobre la defensa de taludes contra la erosión, de dos especialistas portugueses, y las reflexiones pertinentes sobre la enseñanza/aprendizaje de la Geotecnia.

3. La presidencia honoraria de la Conferencia fue asignada al notable hombre de ciencia y humanista, suizo-alemán, Paul Schaufelberger (1894-1976), químico y doctor en Geología, traído a Colombia por la Federación de Cafeteros, en los años 30 del siglo pasado, vinculado como científico en Cenicafé, y catedrático de nuestra Universidad, pionero en los estudios geológicos, pedológicos y climáticos, en especial de las regiones cafeteras de Colombia, quien dejó importante obra científica publicada, pero por desgracia se le sigue desconociendo en la historia de la ciencia en nuestro país. Fue autor, por ejemplo, de una maravillosa obra, incluso bella en lo editorial: “Apuntes geológicos y pedológicos de la zona cafetera de Colombia – Tomo I” (Ed. Imprenta Oficial, Manizales 1944), con un suplemento: “Genética y clasificación de los suelos tropicales”, obra proyectada a cinco volúmenes. En su honor creamos en 1976 (Resolución del Consejo Directivo UN-Manizales No. 739, del 3 de noviembre/1976) el “Gabinete de Geología Paul Schaufelberger”, donde luego se ubicó parte de su biblioteca recuperada en el Instituto Colombiano de Bienestar Familiar, depositario de sus precarios bienes, al no haber tenido herederos, gestión en la cual tuvimos especial apoyo del Prof. Dr. Michel Hermelin.

Paul Schaufelberger
4. El equipo de trabajo, identificado como "comité coordinador", de aquella memoriosa conferencia regional, contó con algunos jóvenes estudiantes y recién egresados de nuestra escuela de Ingeniería Civil, quienes han tenido destacados desempeños académicos y profesionales. Son ellos: Gonzalo Duque-Escobar, Ernesto Echeverri-Calle, José-Oscar Jaramillo J., Samuel-Darío Prieto R. y Jorge-Eduardo Salazar T.

5. Fue esa oportunidad feliz para reconocer y entrelazar relaciones académicas y de amistad, con personalidades de gran liderazgo en el área: Michel Hermelin, Manuel García-López, Álvaro J. González y Juan Montero, cuyas realizaciones de investigación y labor en sitio son notables, y siguen en la tarea de enfrentar, con acierto, problemas de la naturaleza, y formar nuevas generaciones, con clara conciencia de compromiso por la investigación científica, aplicada, con perseverancia en abordar problemas del medio colombiano, en contextos de teorías y experiencias internacionales.


M.Hermelin, M. García L., J. Montero, A.J. González

En aquella ocasión tuvimos la manifiesta utopía de integrar un "Centro de investigaciones geológico-mineras", en esta sede regional UN, como recuerdo de iniciativa de nuestro "Decano Magnífico" Alfonso Carvajal-Escobar. Idea de proyecto quedada en el tintero ha tenido compensaciones, con creces, al constituirse luego el capítulo regional de Ingeominas, con la singularidad del "Observatorio vulcanológico" y la creación del programa de Geología en la Universidad de Caldas.

Por otra parte, nos atrevimos a recoger tres comprensiones sobre la Geotecnia, con asidero en otras y personales experiencias: La primera, del mexicano Juan B. Puig, quien propuso entender la Geotecnia como una disciplina que se practica -decía él- por ingenieros civiles que posean conocimientos profundos en Geología; la segunda, formulada en ponencia de la sección de Geotecnia de la UN-Bogotá, en la aludida conferencia regional, con la sugerencia de entender la Geotecnia como una interdisciplina dedicada al análisis de los problemas relacionados con el comportamiento mecánico de suelos y rocas. Y la tercera, con enunciado de simplicidad, al entenderla como geología aplicada, o mejor como geología para ingenieros, o al conjunto integrado por la Mecánica del Suelo y la geología aplicada. Ideas hoy más desarrolladas con la participación, por ejemplo, de la Geología Ambiental, de la Paleografía y de la Socio-antropología, puesto que cada vez se considera más el factor antrópico, necesariamente involucrado, con fuerte sentido de inter y multidisciplina.

6. La catástrofe del Ruiz/Armero

El último capítulo de esta intervención se refiere, motivo también del Congreso, a los 25 años de la terrible catástrofe ocasionada por la erupción del cráter Arenas en el volcán nevado del Ruiz, en aquel fatídico 13 noviembre de 1985, que ocasionó 25.000 muertes, al arrasar la población de Armero y sembrar el desconcierto nacional e internacional, por la falta de sentido en las previsiones, puesto que desde octubre de 1984 había claras señales de su reactivación.



Triste, muy triste recordar ese acontecimiento que marcó la sensibilidad de un país y en especial de los ámbitos universitarios donde el tema venía siendo considerado, con advertencia de lo que podría ocurrir. El 26 de marzo del mismo año, 1985, se llevó a cabo en esta sede universitaria un intenso seminario con el tema exclusivo de "Riesgo volcánico en el nevado del Ruiz", con la participación central de los profesionales Martha-Lucía Calvache, Gonzalo Duque-Escobar, Néstor García-Parra (q.e.p.d.), Jorge Eduardo Salazar-Trujillo y Bernardo Salazar-Arango. Seminario en el que se presentaron observaciones de campo, mapeo del cráter Arenas, y dramáticos llamados de alarma, que no fueron ni oídos ni tenidos en cuenta por organismos de gobierno, ni por vocerías de la sociedad, incluyendo sectores académicos y científicos. Las memorias de ese evento se recogieron en la edición número 53, volumen 12, de nuestro "Boletín de Vías", documento que fue pieza judicial en las demandas ocurridas con posterioridad al tremendo desastre. Incluso hubo visita al interior del cráter Arenas un día antes de la erupción, por parte de miembros esclarecidos de nuestra comunidad académica, como la geóloga Martha Calvache, la profesora Adela Londoño-Carvajal, líder en los estudios geoquímicos de fluidos volcánicos en el área, y el brillante ex alumno, de ejecutorias científicas, Néstor García-Parra, inmolado con otros cinco científicos y dos montañistas, en erupción del volcán Galeras ocurrida el 14 de enero de 1993.


Dramática y dolorosa experiencia, la que todavía no ha sido suficientemente racionalizada, puesto que en la antesala se movieron intereses al no permitir el examen público del problema, ni la didáctica preventiva en las comunidades, porque -se decía en la dirigencia- afectaba la vida económica de la ciudad y la región. Incluso se llegó a ocultar documentos visuales de referencia, que fueron promovidos para examen abierto desde nuestros mismos claustros universitarios y por especialistas nacionales e internacionales que nos acompañaron en esos preámbulos angustiosos. 

Pero aquellas limitaciones en nuestra cultura son propias de la condición humana, inmersa en un modelo de rentabilidad y competitividad, del que la educación se ha vuelto reproductora. Es de recordar, por ejemplo, el testimonio del escritor turco, Premio Nobel, Orhan Pamuk, quien relata en alguna crónica sus preocupaciones personales por los riesgos en Estambul, la antigua Constantinopla, donde reside, ante los históricos terremotos y la amenaza que persiste, entre el Mármara y el Bósforo, con tradición de miles y miles de muertes. Señala, Pamuk, las limitaciones en el conocimiento de los mapas de tectónica y de riesgo, por la oposición de comerciantes y de las inmobiliarias, con el argumento que se afectaban negativamente los precios. 

Y no es historia antigua.

La sabiduría del común lo ha dicho: “Experiencia es lo que obtienes cuando no consigues lo que quieres”. En el caso regional hacemos evidente este aserto, al aplicar la teoría y la práctica de la reducción al absurdo, por ejemplo, en la construcción de un aeropuerto… 

Y el mundo ha seguido su marcha de fatalidad, pero los sectores académicos y científicos, afines, han continuado con sus investigaciones acerca del comportamiento de los volcanes, sin asumir derrota alguna, en busca de un modelo predictor que pudiese concebirse matemáticamente con factores como la variación en los elementos constitutivos de los gases volcánicos y de las aguas termales, la intensidad y frecuencia de sismos en el área de influencia, entre otros.

Desde 1986 se han concentrado el monitoreo telemétrico de seguimiento y las elaboraciones con informaciones que han venido acumulándose, en el "Observatorio vulcanológico" de Ingeominas, en Manizales primero y luego en Pasto.

7. La jornada extiende sus brazos…

Para terminar comparto, no sin timidez, unas letras de página en mi diario:

La jornada extiende sus brazos
en la misma dicotomía
que resiste a los siglos
y los caminos se bifurcan
con la consistencia
de palabras recogidas 
en el lecho de Anacreonte 
o de Ulises 
o de Helena 

Extensiones las hay 
en los corredores espaciales 
con la misma búsqueda 
de las causas perdidas 
Se agota la jornada 
en el mismo espejo 
de estancadas aguas


Esto es lo que he querido decir, en especulación y en testimonios, al darles la bienvenida, queridas y queridos amigos de todos los tiempos, supérstites de tantas catástrofes naturales, y de las inducidas por la mala actuación del ser humano, el menos humano de los seres.

Muchas gracias.

Manizales, Universidad Nacional de Colombia, 21 de septiembre de 2010

A N E X O

- “La extraordinaria conferencia que nos brindó esta mañana Carlos-Enrique Ruiz, en la inauguración del XIII Congreso Colombiano de Geotecnia, puedo condensarla en tres aspectos fundamentales y una reflexión personal:/ Primero: El valor histórico del documento por cuanto reseña cómo ha sido el desarrollo de la Geotecnia, visto desde Manizales, esta atalaya de los Andes Colombianos./ Segundo: Tiene un valor especial de testimonio por lo que dijo y por quien lo dijo, en lo pertinente a la gestión del riesgo en Colombia./ Tercero: Desde el punto de vista literario es una pieza magnífica, que no nos toma por sorpresa porque conocemos toda una historia de vida detrás de ella, cuyas evidencias pasan por la Revista Aleph y por una trayectoria intelectual y cultural reconocida en el país e internacionalmente. Carlos-Enrique Ruiz ha sido sin duda (y es) el embajador de la cultura por parte de la ingeniería colombiana./ Desde hace unos 40 años he participado en la planeación, la organización y el desarrollo de muchos eventos de la geotecnia colombiana y puedo decirles que la conferencia inaugural de hoy no tiene paralelo; es singular, exquisita, conmovedora y formativa; destaca a Manizales como meridiano de la cultura./…” 

Manuel García-López, oferente del homenaje a CER 
(En Manizales, Museo de la Ciencia “Samoga”, UN; 21 de septiembre de 2010; 08:30 p.m.)


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domingo, 31 de octubre de 2010

La Ingeniería Geotécnica

La ingeniería geotécnica es un área derivada de la ingeniería civil e ingeniería geológica que estudia las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los suelos y rocas.

Ejemplo de aplicación de la Ingeniería Geotécnica en laderas complejas

Las investigaciones geotécnicas en el suelo y las rocas, se realizan con el fin de determinar sus propiedades y diseñar los mecanismos de apoyo o cimentaciones para estructuras tales como: edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, muros de contención, estabilización de taludes, túneles, carreteras, etc.

Los ingenieros geotécnicos, además de entender cabalmente los principios de la mecánica y de la hidráulica, necesitan un adecuado dominio de los conceptos básicos de la geología. Es de especial importancia conocer las condiciones bajo las cuales determinados materiales fueron creados o depositados, y los posteriores procesos estructurales o diagenéticos (procesos metamórficos, de sustitución, cristalización, etc.) que han sufrido.

Los ingenieros geotécnicos también investigan el riesgo para los seres humanos, las propiedades y el medio ambiente, derivados de la ocurrencia de fenómenos naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas.

Antiguamente, a la geotecnia se la identificaba como la mecánica de suelos; pero el término se amplió para incluir temas como la ingeniería sísmica, la elaboración de materiales geotécnicos, mejoramiento de las características del suelo, interacción suelo-estructura y otros. Sin embargo, la geotecnia es una de las ramas más jóvenes de la ingeniería civil y, por lo tanto, sigue evolucionando activamente.

Se considera a Karl Terzaghi como el padre de la ingeniería geotécnica y la mecánica de suelos. En 1936 sentenció:

Desafortunadamente, los suelos son elaborados por la naturaleza y no por el hombre, y los productos de la naturaleza son siempre complejos.

La Ingeniería Geotécnica es la disciplina de la Ingeniería Civil que involucra los materiales naturales encontrados cerca de la superficie terrestre y e incluye la aplicación de los principios de la mecánica de suelos y de rocas para el diseño de cimentaciones, estructuras de contención y estructuras de terreno.

La Ingeniería Geotécnica es a menudo el punto de partida de los estudios en la práctica de todos los ingenieros civiles. Por lo tanto, es importante entender cómo los aspectos geotécnicos afectan el desarrollo de los proyectos de ingeniería civil y las obras de construcción. 

La Ingeniería Geotécnica es la rama de la ingeniería civil relacionada con el comportamiento de la ingeniería de materiales terrestres. La Ingeniería Geotécnica utiliza los principios de Mecánica de Suelos y Mecánica de Rocas para investigar las condiciones del subsuelo y los materiales, determinar la relevancia física/química y propiedades mecánicas de estos materiales, evaluar la estabilidad de las pendientes naturales del suelo y los depósitos construidos por el hombre; y evaluar los riesgos planteados por las condiciones del sitio, diseño movimiento de tierras y la estructura de cimentación, y vigilar las condiciones del lugar, movimiento de tierras y construcción de la fundación.

En un sentido amplio, la Ingeniería Geotécnica es la rama de la ingeniería civil que emplea métodos científicos para determinar, evaluar y aplicar la interrelación entre el medio ambiente geológico y las obras de ingeniería. En un contexto práctico, la Ingeniería Geotécnica abarca la evaluación, diseño y construcción con materiales de la tierra.

ISSMGE

El carácter amplio de esta rama de la ingeniería civil se demuestra por el gran número de comités técnicos que componen el Geo-Instituto de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE). Además, la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica (ISSMGE) incluye los siguientes 31 Comités Técnicos: sedimentos calcáreos, pruebas centrífugas y de modelado físico, Ingeniería Geotécnica costera, Deformación de los materiales de suelo, Ingeniería Geotécnica Sísmica, Educación en Ingeniería Geotécnica, Geotecnia Ambiental, Efectos de las heladas, Caracterización geofísica del Sitio, Geosintéticos y refuerzo del suelo, mejora del suelo, Caracterización de propiedades del suelo de pruebas in-situ, suelos endurecidos y rocas blandas, Instrumentación para monitoreo geotécnico, deslizamientos de tierra, diseño de estado límite en Ingeniería del Terreno, Micro geomecánica, Ingeniería Geotécnica de alta mar, turba y suelos orgánicos, pilotes, Preservación de Sitios Históricos, Práctica Profesional, Evaluación y Gestión de Riesgos, socavación de las fundaciones, la evaluación e interpretación del muestreo de suelos, las Pruebas de esfuerzo-deformación de los Geomateriales en el laboratorio, presas relave, los suelos tropicales y residuales, la construcción subterránea en terrenos blandos, los suelos no saturados, y validación de simulaciones por ordenador.

Geo-Instituto de ASCE

La Ingeniería Geotécnica se relaciona también con la costa y la ingeniería oceánica. La ingeniería de costas puede incluir el diseño y construcción de muelles, puertos deportivos y embarcaderos. La ingeniería marina puede implicar la fundación y sistemas de anclaje para estructuras marítimas como plataformas petrolíferas.

Los campos de la Ingeniería Geotécnica y la Ingeniería Geológica están estrechamente relacionados, y tienen grandes áreas de traslapo. Sin embargo, la Ingeniería Geotécnica es una especialidad de la ingeniería, mientras la Ingeniería Geológica es una especialidad de la Geología.

Quienes son los Ingenieros Geotécnicos

Un proyecto de Ingeniería Geotécnica típico comienza con una revisión de las necesidades del proyecto para definir las propiedades del material a trabajar. Luego sigue una investigación in situ de suelos, rocas, la distribución de fallas y de las propiedades del basamento, en y por debajo de un área de interés, para determinar sus propiedades de ingeniería, incluyendo la forma en que interactúan con, en o sobre un proyecto de construcción. Las investigaciones del sitio son necesarias para obtener una comprensión de la zona en o sobre los que la ingeniería se llevará a cabo. Las investigaciones pueden incluir la evaluación del riesgo para las personas, los bienes y el medio ambiente de los peligros naturales como terremotos, deslizamientos, hundimientos, licuefacción del suelo, los flujos de escombros y caídas de rocas.

Proyecto de Ingeniería Geotécnica

Un ingeniero geotécnico posteriormente determina y diseña el tipo de fundaciones, movimientos de tierra, y/o sub-bases necesarias para el pavimento destinado a las estructuras que se construirán. Las fundaciones son diseñadas y construidas para estructuras de diversos tamaños, tales como edificios de gran altura, puentes, edificios comerciales grandes y medianos, y estructuras más pequeñas, donde las condiciones del suelo no permiten el diseño basado en un código.

Las fundaciones construidas para las estructuras sobre el terreno incluyen cimentaciones superficiales y profundas. Las estructuras de contención incluyen presas de tierra y muros de contención. Los movimientos de tierra incluyen terraplenes, túneles, presas, diques, canales, embalses, depósitos de residuos peligrosos y rellenos sanitarios.

Una diferencia importante entre las técnicas de la Ingeniería Civil y las prácticas de la Ingeniería Geotécnica, es que la Ingeniería Geotécnica requiere experiencia competente y relevante para establecer juicios adecuados, y depende menos del diseño basado en códigos. La prioridad un ingeniero geotécnico debe ser el reconocimiento de las diferencias en el suelo y las propiedades de las rocas, evaluar las propiedades de ingeniería de la roca y el suelo en el sitio, y determinar el diseño adecuado y el método de construcción, que sea a la vez rentable, duradero y seguro. El alcance del trabajo de un ingeniero geotécnico es enorme, y con la invención de nuevas técnicas de investigación y los nuevos materiales que apoyan el trabajo del ingeniero geotécnico, el campo se ha vuelto aún más interesante.

En un esfuerzo por unificar en 1999, los diferentes conceptos que se venían desarrollando alrededor de la Ingeniería Geotécnica se presentó la siguiente definición:

"La ingeniería geotécnica es la aplicación de las ciencias de la mecánica de suelos y mecánica de rocas, la ingeniería geológica y otras disciplinas afines a los derechos civiles de la ingeniería de la construcción, las industrias extractivas y la preservación y mejora del medio ambiente.

La ingeniería geotécnica juega un papel clave en todos los proyectos de ingeniería civil, ya que toda la construcción se construye sobre o en el suelo. Además, constituye una parte importante de las industrias extractivas, tales como a cielo abierto y minas subterráneas y minas la extracción de hidrocarburos y es esencial en la evaluación de los riesgos naturales, tales como los terremotos y los deslizamientos de tierra.

El uso de suelo natural o de la roca hace que la ingeniería geotécnica sea diferente de muchas otras ramas de la ingeniería: mientras que la mayoría de los ingenieros especifican los materiales que utilizan, el ingeniero geotécnico debe utilizar el material existente en el suelo y en general no puede controlar sus propiedades."

Los ingenieros geotécnicos deben ser competentes en la determinación de las propiedades del suelo y roca, ingeniería mecánica, métodos y técnicas de investigación del subsuelo de pruebas de laboratorio. Deben tener un profundo conocimiento de los métodos de diseño, métodos de construcción, procedimientos de inspección/supervisión, y las especificaciones y las prácticas de contratación. Los ingenieros geotécnicos deben tener amplia experiencia práctica, en la medida en que la práctica de la Ingeniería Geotécnica implica tanto un arte como la ciencia. Este requisito fue claramente expresado por Karl Terzaghi, quien hizo importantes contribuciones al desarrollo de la mecánica de suelos: "La magnitud de la diferencia entre el comportamiento de los suelos en condiciones reales de campo y la predicción del comportamiento sobre la base de la teoría, sólo puede ser determinada por la experimentación de campo".

Que hacen los Ingenieros Geotécnicos

Los Ingenieros Geotécnicos interactúan con una gran cantidad de disciplinas que requieren de su apoyo en la ejecución de obras y proyectos.

Mapa de interacción en la práctica de la Ingeniería Geotécnica (modificado de Anon, 1999)

Norbert Morgenstern en el año 2000 enfatizó que la incertidumbre es crónica, en la práctica geotécnica y por lo tanto, el riesgo debe ser administrado. Un componente esencial para garantizar un desempeño geotécnico, a lo largo de la amplia gama de productos entregables, requiere que el ingeniero geotécnico mantenga una conciencia continua y permanente de los factores que contribuyen al desarrollo de catástrofes (fallas) e introducir esta toma de conciencia como herramienta en la gestión integral de riesgos.

El método geotécnico no es sistemático, sino que implica intercambio de información entre la adquisición de datos, la idealización del material y modelo, la gestión técnica de evaluación, el juicio y el riesgo. Si bien los códigos de construcción y los métodos de normalización de prácticas son útiles, una estandarización más penetrante del diseño geotécnico es contraproducente. 

Triángulo de interacción de la Ingeniería Geotécnica (adaptado de Anon, 1999)
Cada aspecto es diferente e interconectado y varía de proyecto en proyecto

El método geotécnico también reconoce algunos conceptos unificadores, que pueden ilustrarse con referencia a la matriz origen-consistencia de los materiales geotécnicos que demuestra  la amplia gama de materiales considerados por los ingenieros geotécnicos. La distinción entre el suelo y las rocas se basa en si el material se desintegra o no cuando se sumerge en agua y el límite entre la roca dura y débil se toma con la resistencia a la compresión del concreto común. Ningún límite exacto. Las Arcillas Lutíticas son materiales de transición entre los suelos y rocas difíciles de clasificar con precisión. La distinción de roca dura pretende dar a entender que la resistencia de la roca intacta es generalmente demasiado alta para ser de significación geotécnica. Sin embargo, como ocurre con frecuencia en muchos de los problemas geotécnicos, existen importantes excepciones.

Refiriéndose a la gama de Materiales Geotécnicos, un ingeniero geotécnico puede ser llamado a evaluar la licuefacción en una arena aluvial reciente o el diseño de un túnel en una arcilla pizarrosa marina Cretácica, o asesorar una excavación profunda a través de un perfil de granito erosionado. 

Los conceptos unificadores que facilitan esta amplitud de espectro profesional son los siguientes:

  1. Todos los materiales son porosos (en diversos grados) y el concepto de esfuerzo efectivo proporciona la base fundamental para la caracterización cuantitativa.
  2. Todos los materiales (en diversos grados) dependen del esfuerzo normal, la resistencia aumenta el esfuerzo normal, la rigidez aumenta con el esfuerzo normal y la permeabilidad generalmente disminuye con el esfuerzo normal.
  3. Todos los materiales (en diversos grados) dependen de la estructura, para algunos, como las arcillas uniformes  homogéneas, la estructura está en una escala que puede ser caracterizada por el proceso de muestreo y ensayo, para otros, como una masa de roca dura diaclasada,  la discontinuidad heredada domina el comportamiento y los efectos de escala limitan la toma de muestras y ensayos de laboratorio.

Rango de Materiales Geotécnicos clasificados por origen, composición y consistencia

Funciones de la Ingeniería Geotécnica

Las principales funciones de la ingeniería geotécnica son las siguientes:

  • Evaluación de riesgos geotécnicos, incluyendo el potencial de deslizamientos de tierra.
  • Determinación de la capacidad de carga, las deformaciones de las fundaciones, y posibles interacciones entre el suelo, cimientos y la estructura.
  • Evaluación de la presión de la tierra y la realización de muros de contención.
  • Análisis del comportamiento del terraplén.
  • Esfuerzos en las excavaciones, cuevas, túneles.
  • Realización de análisis de la respuesta de un sitio.

La investigación geotécnica es el primer paso en la aplicación de métodos científicos y principios de ingeniería, para obtener soluciones de problemas de la Ingeniería Civil. La identificación de los tipos de suelo y roca, la medición de los niveles de agua subterránea, la determinación de esfuerzos en los materiales, identificando las limitaciones geológicas; son algunos de los aspectos que un ingeniero geotécnico necesita estudiar. Posteriormente, el diseño geotécnico entra en escena, después que la actividad investigadora ha finalizado y se analizan debidamente los resultados de la investigación. El criterio de desempeño factible para las obras de ingeniería, se establece a través del proceso de diseño geotécnico.

Que se ha logrado mediante la Ingeniería Geotécnica

Muchas estructuras que fueron construidas hace siglos son monumentos de la curiosidad, incluso hoy en día. En Egipto los templos construidos hace tres o cuatro mil años siguen existiendo, aunque el diseño de sus cimientos no se basa en ningún principio conocido en la actualidad. Los romanos construyeron estructuras notables de ingeniería tales como puertos, diques, acueductos, puentes, grandes edificios públicos y una amplia red de durables y excelentes carreteras. La torre inclinada de Pisa en Italia que se construyó durante el siglo XIV sigue siendo un centro de atracción turística. Muchos puentes se construyeron entre los siglos XV y XVII. Los pilotes de madera se utilizaron para muchas de las fundaciones. 

Otra maravilla de los logros de la ingeniería es la construcción del famoso mausoleo Taj Mahal en las afueras de la ciudad de Agra. Este fue construido en el siglo XVII por el emperador mogol de Delhi, Shahjahan, para conmemorar su esposa favorita Mumtaz Mahal. El mausoleo se construyó en la orilla del río Jamuna. La proximidad del río requirió una atención especial en la construcción de la fundaciones. Se ha reportado que pozos cilíndricos de mampostería se utilizaron para los cimientos. Esto da crédito a los ingenieros que diseñaron y construyeron esta gran estructura que sigue estando en buenas condiciones, incluso después de un lapso de cerca de tres siglos.

Taj Mahal (India)

En el año 1999, la revista Engineering News Record enumeró los mejores 125 proyectos de construcción de los últimos 125 años y, a partir de 1925, es posible seleccionar un número de ejemplos que hicieron uso intensivo de la Ingeniería Geotécnica:

  • Túneles (Túnel Holland, 1927; Túnel de la cascada, 1928; Canal de la Mancha, 1994 / Túnel del Ferrocarril Seikan Túnel, 1988)
  • Represas (Presa Hoover, 1935; embalse de Guri, 1968; presa de Asuán, 1970; Proyecto de Snowy Mountains, 1974; Nurek Dam, 1977, Proyecto de la Bahía James, 1985; Proyecto de Itaipú, 1991).
  • Carreteras (Highway Alaska, 1942)
  • Proyectos de Navegación (Exclusas y represas en el río Mississippi, 1940; San Lorenzo, 1959).
  • Puentes (Puente Humber, 1981; Puente del Estrecho de Northumberland, 1996).
  • Tuberías (Oleoducto Trans Alaska, 1977)
  • Estructuras Marinas u 'Offshore' (Plataforma Statford B, 1981; plataforma Hibernia, 1997)
  • Trenes Subterráneos (Washington, DC, 1976)
  • Aeropuertos (Chek Lap Kok, 1998)

A estos monumentos de la ingeniería civil se podría añadir una lista similar de las contribuciones geotécnicas a la minería y extracción de hidrocarburos, así como a la mejora del medio ambiente a través de remediación del suelo.

Menos visible, pero igualmente importantes, son las contribuciones geotécnicas a la construcción de infraestructura prácticamente todos los países del mundo.

Los túneles, la más difícil de las artes de la ingeniería civil desarrollada a partir de la minería, fueron utilizados por primera vez por los ingenieros civiles de la época del Canal (de la Mancha). La práctica ferroviaria está bien resumida por Simms, y el desarrollo de los túneles escudo por Copperthwaite. Las últimas interpretaciones de la historia del túnel del Támesis, diseñado por Marc Brunel se encuentran en las publicaciones Civil Engineering (AM Muir Wood) y Geotechnique (Skempton y Chrimes) de 1994.

Casos mundiales en los que hizo falta la aplicación de la Ingeniería Geotécnica

Dos de las obras de construcción de carácter monumental en el ámbito mundial donde se hizo patética la ausencia de los postulados de la Mecánica de Suelos moderna, son la Torre de Pisa y el canal de Panamá. La llamada Torre Inclinada de Pisa fue comenzada por Bonno Pisano en el 1174 y terminada en la segunda mitad del Siglo XIV. Con una altura de cuarenta y cinco (45) metros y un peso total de 14,500 toneladas, su cimentación anular transmite presiones al subsuelo del orden de 5 Kg/cm². Fundada sobre capas alternadas de arena y arcilla, su inclinación comenzó a producirse desde la época de su construcción como consecuencia de presiones diferenciales de los suelos afectados, observándose en la actualidad una separación entre la vertical y el eje longitudinal de la torre de 4.90 m en su parte más alta.

Una estructura parecida construida en Venecia, de 100 m de altura, se desplomó en 1902 cuando su inclinación era de apenas 0.8%. Una nueva torre, existente, fue erigida en el lugar de la antigua, con una cimentación más grande.

El primer intento por construir un canal artificial que uniese los océanos Atlántico y Pacífico, en Panamá, fue realizado por el Ing. Francés Fernando de Lesseps, en el 1881, quien antes había llevado a cabo el Canal de Suez. Pero no fue hasta el año 1914 que el canal de navegación solucionado por los norteamericanos mediante un sistema de esclusas pudo ser puesto en servicios, después de lograr el saneamiento de la zona de la fiebre amarilla y la malaria. El costo final de la obra fue de 380 millones de dólares, suma superior a la estimada en el presupuesto. Se excavaron 315 millones de metros cúbicos de material, en los 82.5 Km. de longitud del canal, de los cuales 129 millones correspondieron al corte de Gaillard. La construcción de caracterizó por grandes deslizamientos en las formaciones denominadas "culebra" y "cucaracha", estando constituida esta última por arenisca arcillosa estructuralmente débil. Las fallas se siguieron produciendo años después de la inauguración del canal provocando el cierre temporal por períodos más o menos largos. La estabilidad actual de las laderas del Canal de Panamá plantea un problema de resistencia a largo tiempo, donde las respuestas hay que buscarlas en la asociación de la geología y la Mecánica de Suelos.

A nivel universal hay ciudades grandes y populosas caracterizadas por hundimientos importantes, pudiéndose citar entre ellas a las siguientes urbes:

  • Ciudad de México
  • Venecia
  • Roma
  • Tokio
  • Shanghai
  • Bangkok
  • Madrás
  • Bombay

Ciudad de México fue fundada por los Aztecas en el año 1325, en una isla sobre el lago de Texcoco. La parte colonial de ciudad, ubicada encima del fondo del depósito de agua, tiene uno de los subsuelos de cimentación más críticos del mundo, constituido por gruesos depósitos de arcillas volcánicas, lacustres, altamente compresibles, habiéndose perforado hasta 2,000 pies de profundidad sin haber encontrado roca. Presenta contenidos medio de humedad del orden de 200% con valores esporádicos de hasta 600%. Existen allí capas alternadas de arena de pequeño tamaño, consecuencia todo del origen sedimentario del área. A unos treinta y tres (33) metros de profundidad está localizado un manto de arena densa y espesor de más o menos cinco (5) metros en la cual está cimentada la Torre Latinoamericana, de cuarenta y tres (43) pisos de altura, uno de los edificios más elevados construidos en la América hispana.

El hundimiento de la ciudad es debido al secado de los antiguos lagos del Valle de México, acrecentado por la extracción de agua del subsuelo en la medida del crecimiento demográfico. En la Catedral se llegaron a medir velocidades de hundimiento de hasta cuarenta (40) centímetros anuales. En los últimos tiempos se ha logrado reducir la compresión de los suelos, controlándose la explotación de los acuíferos de la zona urbana, sustituyéndose por fuentes alejadas de la metrópoli que aunque subterráneas parecen pertenecer a cuencas hidráulicas independientes.
Venecia, construida sobre una serie de lagunas del Mar Adriático, sufre hundimientos estimados en 32 cm durante el presente siglo, mayores que en la centuria pasada. Las inundaciones marinas, las actividades fabriles y la extracción de agua subterránea parecen ser las causas más importantes del deterioro; habiendo preocupación mundial por detener las anomalías y preservar los grandes tesoros artísticos de la ciudad, considerados patrimonio universal. En el año de 1973 el parlamento italiano aprobó un proyecto de obras de protección a la ciudad, con financiamiento extranjero, por 500 millones de dólares.

Entre 1955 y 1970 Roma - La Ciudad Eterna - registró un hundimiento total de treinta (30) centímetros. Para explicar el fenómeno se ha dicho que las lluvias han ido elevando paulatinamente el nivel de las aguas subterráneas que reblandecen el suelo al no poder escapar hacia el río Tíber, por estar sus orillas revestidas con hormigón.

Sobre Tokio, una de las ciudades más grandes del mundo, se ha dicho que desde la Segunda Guerra Mundial el sector oriental de la gran capital se ha hundido más de dos (2) metros. Juzgándose que el problema tiene su origen en la explotación de los mantos acuíferos, los japoneses han implantado leyes severas contra el uso de las aguas subterráneas.

Shanghai, la población más extendida de China, importante puerto y centro industrial - comercial, es otra metrópoli que experimenta problemas de descensos por la extracción de agua del subsuelo para fines domésticos e industriales. Un informe presentado por el Servicio Geológico de la ciudad indica que en los 44 años transcurridos entre 1921 y 1965 el hundimiento fue de 2.63 m.

Bangkok, capital de Tailandia, tiene una velocidad de hundimiento de 7 cm/año. Las ciudades de Madrás y Bombay en la India, también se están hundiendo aunque lentamente.

En muchas de las supradichas ciudades, la explotación de los depósitos subterráneos de agua, petróleo o gas, se indica como causa de los problemas de grandes hundimientos, aunque también se ha sustentado la tesis de que los movimientos tectónicos de los bloques o placas que constituyen la corteza terrestre tienen responsabilidad en los fenómenos.

Cuales son los agentes de cambio

La ingeniería geotécnica es continuamente transformada por el desarrollo de las nuevas tecnologías y la generación de nuevos problemas. El cambio es particularmente evidente en los últimos años del siglo XX.

Cada uno tendrá una lista diferente de los avances técnicos más importantes que afecta a la práctica geotécnica y la investigación reciente, pero los más importantes son:

  • Avances modelos numéricos
  • Avances en instrumentación y el procesamiento de datos
  • Refuerzo del Suelo, incluyendo el suelo claveteado o 'soil nailing'
  • Avances en las técnicas de mejoramiento del suelo (inyección, compactación, etc.)
  • Aplicaciones de los geosintéticos
  • Avances en las pruebas in-situ

Nuevas o extensamente amplificadas aplicaciones de la Ingeniería Geotécnica se han desarrollado en los siguientes áreas:
  • Surgimiento de la geotecnia ambiental
  • Ingeniería geotécnica en regiones heladas (permafrost, hielo, escarcha)
  • Ingeniería geotécnica de alta temperatura (expositorios de residuos nucleares, producción de hidrocarburos in-situ).
  • Aplicación a la minería (presas de relaves, lixiviación en pilas, escombreras)
  • Aplicaciones a la explotación de petróleo (estabilidad de pozos, compactación de yacimientos).

Los procesos que impulsan el cambio de la Ingeniería Geotécnica en el futuro, pueden entenderse mejor tomando como referencia el interesante trabajo de Knill (1997) titulado "Environmental change and engineering geology: our global change". (Proceedings International Symposium on Engineering Geology and the Environment, International Association of Engineering Geology. Balkema, Vol. 4, in press.), que aunque fue escrito en el contexto de los desafíos a la ingeniería geológica, puede ser leído y entendido como relevante para el conjunto de la ingeniería geotécnica.

Knill dijo que el cambio ambiental está teniendo lugar principalmente como resultado de dos factores: el crecimiento de la población y los cambios climáticos, las cuestiones que inevitablemente están estrechamente relacionadas. 

Señala que la proyección más probables para el pico de crecimiento de la población a finales del siglo XXI está en 11 mil millones de personas, aproximadamente el 90% del aumento se encuentra en los países en desarrollo y al menos el 60% de esta población estará viviendo en megaciudades. 
Algunas estimaciones indican la necesidad de construir el equivalente de 400 grandes ciudades en los próximos 50 años. Este aumento de la población requerirá de vivienda, alimentos, agua limpia y eliminación eficaz de desechos para un nivel básico de subsistencia. 

Se requiere, como mínimo, una infraestructura mejorada de agricultura, transporte, agua y suministro de energía, eliminación de residuos y control de la contaminación. La población y su
infraestructura de apoyo tendrá que estar provista de estabilidad a través de una protección adecuada contra las consecuencias de los desastres ambientales provocados por el hombre, o el cambio institucional. Esta demanda creciente de sistemas de soporte vital coincide con el cada vez mayor cambio climático, a su vez influido, si no dominado, por la actividad del ser humano. Como resultado hemos entrado en un período de intenso cambio ambiental global y se asocia a problemas de gestión que influyen en el orden del día geotécnico del futuro. 

El mantenimiento de las megaciudades, la contención de los residuos y la protección frente a eventos naturales extremos son tres ejemplos fáciles de reconocer.

Reconociendo la necesidad de centrarse más en el desarrollo sostenible, Knill ha identificado ocho aspectos de la práctica profesional de la ingeniería geológica (leer ingeniería geotécnica) que merecen mayor atención:

  • Trabajar profesionalmente y vivir de una manera que influya mínimamente sobre el medio ambiente, reconociendo y mitigando los impactos donde se produzcan.
  • Hacer uso de técnicas respetuosas del medio ambiente utilizando materiales de bajo costo, de baja calidad, e "ingeniería blanda".
  • Dar mayor peso a la evaluación cuantitativa de la incertidumbre y la variabilidad en la evaluación de los procesos geológicos y las propiedades de los materiales geológicos.
  • Reconocer la importancia de los procesos geológicos en el marco de tiempo, y en relación con la causalidad a través de otros mecanismos ambientales.
  • Aumentar el grado en que el modelado se utiliza como una herramienta de predicción y verificación.
  • Aceptar que la ingeniería geológica (leer ingeniería geotécnica) trabaja para el beneficio de las personas, y así debe ser estrechamente relacionada con la población afectada o beneficiada por el desarrollo.
  • Reconocer el papel paralelo de otras disciplinas en temas de la evaluación del medio ambiente.
  • Comprender la función de regulación de la legislación ambiental, y la formulación de políticas.

El orden del día geotécnico del futuro, estará dominado por la búsqueda de soluciones de ingeniería a los problemas que son sensibles a las necesidades ambientales.

La ética en la Ingeniería Geotécnica

En marzo de 2004, la ISSMGE, Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica, publicó el POLICY DOCUMENT NO. 1 - GUIDELINES FOR PROFESSIONAL PRACTICE, en donde se establecen los lineamientos éticos para el ejercicio de la Ingeniería Geotécnica, que se dividen en dos (2) partes: generales a los practicantes de la geotecnia y específicos a los Ingenieros Geotécnicos.

(A) Ética Profesional General:

Los profesionales que desarrollen actividades geotécnicas deberán:

  1. Superponer su responsabilidad por el bienestar, la salud y la seguridad de la comunidad antes de su responsabilidad para con los intereses sectoriales o privados.
  2. Actuar con honor, integridad y dignidad como para merecer la confianza de la comunidad y la profesión en general.
  3. Actuar solamente dentro de las áreas de su competencia en forma diligente y cuidadosa.
  4. Aplicar sus habilidades y conocimientos en beneficio de su empleador o cliente, sin comprometer las demás obligaciones que pueda tener para actuar de manera ética.
  5. Tomar las medidas necesarias para informarse a ellos mismos, a sus clientes y empleadores, de las posibles consecuencias técnicas, sociales, ambientales y de otra índole, que puedan derivarse de sus acciones.
  6. Expresar opiniones, hacer declaraciones o dar testimonio, con justicia y honestidad, y sólo sobre la base de un conocimiento adecuado.
  7. Continuar desarrollando conocimiento relevante, habilidad y experiencia a través de su carrera, y promover activamente las personas asociadas a la profesión, a hacer lo mismo.

(B) Ética Profesional Específica:

Los Ingenieros Geotécnicos:

  1. Tomarán medidas para considerar el contexto (el "cuadro completo") en el que se desarrolla su trabajo y se esforzarán por participar en el proyecto de principio a fin.
  2. Conocerán el contexto geológico, hidrogeológico y medioambiental del proyecto en el que están involucrados.
  3. Deberán, al actuar como diseñadores, tomar todas las medidas razonables para visitar el sitio durante la construcción y convencerse de que la construcción cumple con la intención del diseño.
  4. Deberán evitar la competencia de precios a expensas de la calidad técnica.
  5. Se esforzarán por colaborar con profesionales de otras disciplinas que participan en el mismo proyecto.
  6. Se esforzarán por explicar a sus clientes, ya la comunidad en general, la importancia de su trabajo.
  7. Deberán, cuando se les solicite la revisión o la crítica del trabajo de sus colegas, aconsejarlos como corresponde.
  8. Deberán evitar innecesariamente, afirmaciones definitivas en relación con cuestiones geotécnicas, geológicas y ambientales que son inciertas.

El progreso de la Ingeniería Geotécnica

La Ingeniería Geotécnica se ocupa del proyecto y construcción de obras en todos los aspectos que afectan al terreno. Son clásicas actividades de la Ingeniería Geotécnica: el proyecto de las cimentaciones de estructuras, el diseño y construcción de túneles, el estudio de la estabilidad de laderas, cortes y terraplenes, el proyecto de muros y excavaciones y el análisis de las condiciones de estabilidad de presas. Su vinculación con la Mecánica es primordial porque en las actividades citadas se debe encontrar la respuesta del terreno frente a acciones que, casi siempre, suponen un cambio en el estado tensional o de las presiones de fluidos del terreno. Esa ligazón con las tensiones y deformaciones le dará su perfil característico, que la hace diferente de otras áreas del conocimiento que se ocupan del medio geológico. En el mismo núcleo de la  Ingeniería Geotécnica  se encuentra, por tanto, la Mecánica, que se especializa en Mecánica de Suelos y Mecánica de Rocas, las dos disciplinas científicas que proporcionan bases fundamentales para el desarrollo técnico.

La actividad geotécnica es muy antigua, como lo ha sido la construcción de obras, estructuras y monumentos. Nunca ha sido una consideración disuasoria el desconocer en profundidad las bases mecánicas teóricas del comportamiento de los materiales geológicos o los modelos matemáticos que pudieran “representar” la obra en cuestión. Un ejemplo notorio es la construcción de túneles, que había alcanzado un desarrollo muy notable antes de que se acuñaran incluso los términos Mecánica de Suelos y Mecánica de Rocas, o de que se celebraran formalmente los primeros congresos internacionales sobre estas teorías emergentes (en 1936, en Harvard, en el caso de la Mecánica de Suelos, y en 1966, en Lisboa, en el caso de la Mecánica de Rocas). Los puentes y las catedrales se han cimentado, las presas y carreteras se han construido, los canales se han excavado con independencia del desarrollo de los principios que rigen el comportamiento mecánico de suelos y rocas. Por ello, las reglas técnicas, siempre inspiradas en la experiencia acumulada, son más antiguas que los desarrollos teóricos que las avalan.

Tradicionalmente, como ha sido también la forma de proceder en los proyectos de obras y estructuras en general, el proyecto geotécnico debía cumplir dos requisitos fundamentales:

1. asegurar la estabilidad de la obra, y
2. conseguir que las deformaciones o movimientos en servicio fueran aceptables.

La primera condición lleva de forma natural al estudio de las condiciones de rotura. Asegurar la estabilidad significa situar lo proyectado suficientemente lejos del colapso y esa distancia a la rotura se concreta en el concepto de Factor de Seguridad. La segunda condición requiere el conocimiento de la “rigidez” del terreno frente a las cargas y otros cambios en el estado inicial del suelo como consecuencia de la realización del proyecto. En ambos casos deben desarrollarse herramientas de predicción.

Desde la perspectiva del comportamiento de los materiales geológicos, las dos condiciones citadas llevan a investigar, por un lado, la resistencia del terreno, y por el otro, su deformabilidad. Esta dicotomía se recoge claramente en los libros de texto clásicos.

A diferencia de otras disciplinas de la ingeniería civil, que normalmente se ocupan de materiales cuyas propiedades están bien definidas, la Ingeniería Geotécnica se refiere a los materiales del subsuelo, cuyas propiedades, en general, no se puede especificar. Los Pioneros o Precursores de la Ingeniería Geotécnica se basaron en el "punto de vista observacional" para desarrollar una comprensión del suelo y la mecánica de rocas, y el comportamiento de los materiales de suelo en condiciones de carga. Este enfoque ha sido reforzado por la llegada de la instrumentación electrónica de campo, la amplia disponibilidad de potentes ordenadores personales, y el desarrollo de sofisticadas técnicas numéricas. Todo esto hace posible determinar hoy día, con mayor precisión la naturaleza no homogénea, no lineal, anisotrópico y el comportamiento de los materiales de suelo para su aplicación en obras de ingeniería.

Algunas distinciones importantes

El suelo es utilizado como material de construcción en diversos proyectos de ingeniería civil, y es compatible con bases estructurales. Por lo tanto, los Ingenieros Civiles deben estudiar las propiedades del suelo, tales como su origen, la distribución de tamaño de grano, la capacidad para drenar el agua, compresión, resistencia al corte, y la capacidad de carga.

La Mecánica de Suelos es la rama de la ciencia que se ocupa del estudio de las propiedades físicas del suelo y el comportamiento de las masas de suelo sometidas a diversos tipos de esfuerzos.

La Mecánica de Suelo es un campo importante de la Ingeniería Geotécnica, en el que el suelo se analiza antes de iniciar cualquier construcción, a fin de asegurar su idoneidad para soportar la carga de las estructuras deseadas. El suelo normalmente consta de partículas de piedra, mientras que el agua y el aire se encuentran en los espacios vacíos. Su conocimiento es esencial, para determinar las características de ingeniería de los suelos, que están influenciados por el tamaño de las partículas de roca, la forma de las partículas minerales, la distribución de tamaños de grano, y la cantidad de minerales, el aire y el agua en el suelo. Las propiedades de ingeniería de los suelos, generalmente consideradas para llevar a cabo el análisis de las condiciones del sitio y el diseño de las estructuras son: peso unitario, peso específico seco, el peso específico saturado, porosidad y permeabilidad. Varias pruebas de laboratorio se llevan a cabo, para determinar la idoneidad de los suelos, incluyendo los ensayos de permeabilidad, la compactación del suelo, la densidad relativa y contenido de humedad.

La Ingeniería de Suelos es la aplicación de los principios de la mecánica de suelos a los problemas prácticos. 

La Ingeniería Geotécnica es la especialidad de la ingeniería civil que implica materiales naturales que se encuentran cerca de la superficie de la tierra. Se incluye la aplicación de los principios de mecánica de suelos y mecánica de rocas para el diseño de las fundaciones, estructuras de contención, y las estructuras de tierra. La Ingeniería Geotécnica es la ciencia de la ingeniería de la selección, diseño y construcción de características construidas de o sobre suelos y rocas. Las cimentaciones superficiales, fundaciones profundas, estructuras de contención de tierras, el suelo y terraplenes de roca y los cortes son todas las áreas de especialidad de la Ingeniería Geotécnica.

La Ingeniería de Fundaciones es el arte de seleccionar, diseñar y construir obras de ingeniería para los sistemas estructurales de apoyo, basado en principios científicos del suelo e ingeniería mecánica y las teorías de interacción suelo-estructura, y la incorporación de experiencia acumulada con las aplicaciones de este tipo.

La evaluación de las fundaciones es un elemento importante en relación con el diseño de estructuras, ya que las cargas de los edificios se transmiten al suelo a través de los cimientos, y estos deben ser lo suficientemente fuertes para soportar las cargas aplicadas. Las propiedades de los suelos y las capas de roca en el sitio, también influyen en el diseño de las cimentaciones. Apoyo de la fundación se ve afectado por la capacidad de carga, asentamiento y movimiento del suelo debajo de los cimientos. La capacidad portante del terreno es la capacidad del suelo para soportar las cargas de un edificio o estructura, y se debe determinar cuidadosamente para garantizar la seguridad de este. Los asentamientos se producen por debajo de casi todas las fundaciones, a pesar de que las estructuras aporten cargas menores, pueden experimentar asentamientos insignificantes. Cuando las estructuras son muy pesadas ​​o los suelos de fundación son blandos, los asentamientos pueden ser de gran preocupación. El asentamiento que ocurre durante un período de tiempo, puede tener consecuencias importantes. Todos estos aspectos deben ser considerados al momento de llevar a cabo el diseño de cimentaciones.

Los geosintéticos han surgido como una solución fiable para los problemas de la ingeniería civil. Sus propiedades características como resistencia al agua y la naturaleza polimérica, los hacen adecuados para resistir el drenaje del agua, proporcionando el refuerzo, la contención estructural, etc. Geofoam, revestimientos geosintéticos de arcilla, geoceldas, celdas de infiltración, y geotextiles, son algunos de los productos más utilizados en obras de ingeniería civil en todo el mundo.

Geosintéticos

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