SOCHIGE Sociedad Chilena de Geotecnia En esta entrevista, el profesor Evert Hoek, Ingeniero Mecánico de la Universidad de Ciudad del Cabo y Doctor Honoris Causa UPC, profundiza la actualidad de la mecánica de rocas, el uso de tecnologías y la experiencia para los nuevos ingenieros.
Entrevista por:
Rafael Iglesias, Ingeniero Civil.
Hasta hace poco, todavía era habitual asumir el comportamiento de la roca como un material uniforme y homogéneo (siempre que la misma estuviera lo suficientemente fracturada y se tuvieran en cuenta las propiedades del efecto escala) sin poner demasiado énfasis en las discontinuidades. ¿Considera que este tipo de análisis debería seguir utilizándose hoy en día, bajo ciertas circunstancias? (usando un análisis de Mohr-Coulomb para modelar roca, como ejemplo).
Los macizos rocosos no son en ningún caso materiales uniformes y homogéneos, y es esencial comenzar cualquier estudio de diseño mediante la construcción de un modelo estructural que incluya todas las fallas principales, todas las zonas de corte y sets de fallas principales. En muchos casos, la estabilidad de un talud, excavación subterránea, o cimentación está totalmente controlada por uno o más conjuntos de discontinuidades, y el análisis debe basarse en la interacción de los bloques y las cuñas definidas por las estructuras. Dado que el comportamiento del macizo rocoso es habitualmente controlado por el deslizamiento sobre las fallas, zonas de corte y discontinuidades, es razonable utilizar el ángulo de fricción y la cohesión de estas discontinuidades – definidas por el criterio de falla de Mohr-Coulomb – como la base para el diseño.
En algunos casos excepcionales, el espaciamiento de las discontinuidades, fallas y zonas de corte, es pequeño en comparación con el tamaño total del talud, excavación subterránea o cimentación, y las orientaciones de todas las discontinuidades se asimilan a las de un macizo rocoso fracturado aleatoriamente. En este caso, el macizo rocoso general puede comportarse como un material uniforme y homogéneo con sus propiedades definidas por un criterio de falla no lineal, como el criterio de Hoek-Brown. En un talud de gran altura y de estas características, la falla podría ocurrir como una superficie aproximadamente circular, como la que puede ocurrir en un talud de suelo, en lugar de una falla en cuña, planar o por vuelco (toppling), que están controladas por conjuntos de discontinuidades individuales.
En el norte de Chile, tenemos estratos de suelo que se encuentran tan fuertemente cementados por sales, que el agua de lluvias no puede disolverlas o infiltrarlas, y la resistencia a la compresión simple del suelo supera los 1000 kPa. Existen varios criterios para establecer el límite entre el suelo y la roca. ¿Cuál diría que es el criterio más apropiado para definir el límite entre Suelo y Roca?
Un suelo cementado de este tipo se comportará como una roca débil; por lo tanto, es apropiado determinar sus propiedades mediante ensayos triaxiales utilizadas para rocas homogéneas y débiles. Hay muchas herramientas numéricas disponibles en la actualidad que se pueden usar para el análisis de macizos de roca /suelo estratificados, en los que es posible incluir las propiedades de resistencia y deformación de las capas individuales para establecer así el comportamiento del macizo.
P: ¿Qué opina de las nuevas tecnologías, como los softwares de inteligencia artificial (IA) para identificar fracturas y discontinuidades mediante el uso de fotografías con drones? ¿Cree que, hasta cierto punto, este tipo de tecnologías deberían sustituir parte del trabajo en terreno? ¿Cuál diría que debería ser el límite entre el “criterio de un ingeniero/ingeniera” y el “criterio de un software de IA”?
El mapeo y caracterización de macizos rocosos in situ mediante la detección y mapeo de los sets de fallas principales a partir de fotografías con drones es un avance tecnológico importante en los casos en los que simplemente no es posible acceder a ellas, como se haría en un trabajo en terreno normal. Sin embargo, es un complemento y no un reemplazo del trabajo de terreno convencional, ya que la inteligencia artificial no puede reemplazar el juicio de un geólogo o ingeniero experimentado. Estos dos enfoques deben usarse siempre juntos, siempre que sea posible.
El mapeo y caracterización del macizo rocoso es solo una parte del proceso general del diseño de un talud, excavación o fundación. Una parte más importante es la evaluación e interpretación de los posibles modos de falla y deformaciones que puedan ocurrir en el macizo rocoso, y cómo estas influirán en el comportamiento y la seguridad de la estructura.
Indudablemente, la inteligencia artificial jugará un papel cada vez más importante en este proceso de diseño, pero considero que es extremadamente improbable que el juicio de un geólogo o ingeniero experimentado pueda ser completamente reemplazado por este proceso, dado que hay demasiados errores potenciales o desaciertos que ocurren en un proceso de diseño llevado a cabo por inteligencia artificial.
¿Qué impacto ha tenido la crisis del Covid en su vida personal y en su carrera? ¿Qué opina del impacto que puede tener la educación en línea en disciplinas como la Mecánica de Suelos y Mecánica de Rocas?
Dado que ahora, a la edad de 88 años, estoy completamente jubilado, la crisis de Covid no ha tenido una influencia significativa en mi vida personal ni en mi carrera.
La necesidad de que los cursos universitarios y las comunicaciones dentro de las empresas se muevan a una modalidad online ha tenido un gran impacto en los procesos educativos y en la toma de decisiones en la mecánica de suelos y de rocas aplicada. En algunos casos, cuando los procesos de aprendizaje y toma de decisiones se basan en información fáctica bien establecida, se ha logrado que el proceso sea más simple y eficiente.
Sin embargo, cuando se requiere un juicio basado en la experiencia práctica y el criterio, la falta de discusiones personales uno a uno ha sido un problema importante. Mirando hacia el futuro, cuando la crisis de Covid haya pasado y volvamos a un proceso educativo y laboral más normal, creo que el uso de la transferencia de información online se utilizará con mayor frecuencia y eficacia que en el pasado. Sin embargo, considero que será necesario restaurar los métodos de enseñanza convencionales y las discusiones en las reuniones, para cubrir aquellos temas en los que las observaciones y los criterios basados en la experiencia personal juegan un papel importante.
¿Qué área de la Mecánica de Rocas diría que tiene más espacio para mejorar hoy en día, y dónde debería focalizarse la investigación?
Durante los últimos 50 años, la Mecánica de Rocas se ha convertido en una disciplina de ingeniería madura y no considero ningún tema por delante de otros en lo que respecta a la necesidad de mayor investigación; esta necesidad se aplica a todas las áreas. Sin embargo, un problema importante es la complejidad de la comunicación en todas las áreas del tema.
Existe una tendencia a creer que las comunicaciones de la mecánica de rocas deben ser en forma de artículos académicos o libros detallados, llenos de ecuaciones complejas que definen el comportamiento de las rocas y los macizos rocosos con minucioso detalle. Considero que esto es exactamente lo opuesto de lo que se necesita para transmitir información que pueda ser entendida y aplicada por cualquier persona que trabaje en esta área. Existe una gran necesidad de reducir el número de artículos publicados, y de incentivar a los autores a presentar sus conceptos y resultados de investigación en un lenguaje claro y simple, con ilustraciones bien preparadas y fáciles de comprender. En el caso de los cálculos que sean demasiado complicados para este tipo de simplificaciones, se debe focalizar más atención en una descripción clara del propósito del cálculo y en los resultados que se pueden obtener del análisis, más que en el cálculo propiamente tal. Cuando sea esencial describir el cálculo en detalle, debe hacerse en forma de apéndice de la publicación o del respectivo capítulo de libro.
¿Cómo describiría el rol que tiene la experiencia en una disciplina como la Mecánica de Rocas? ¿Qué consejo les daría a los jóvenes ingenieros que aún no han tenido la oportunidad de iniciar su carrera en el mundo profesional y aspiran a especializarse en Mecánica de Rocas?
Como quedó claro en las respuestas dadas anteriormente, la experiencia es un elemento absolutamente clave en la aplicación exitosa de la Mecánica de Rocas. Esto no es solo experiencia sobre cómo se puede utilizar un análisis numérico en particular para calcular las tensiones en el macizo rocoso que rodea una excavación, sino que debe incluir experiencia en la observación y cuestionamiento de todo el proceso de investigación, diseño y construcción de una estructura dentro o sobre roca. Esta experiencia solo se puede obtener trabajando en proyectos en los que se esté desarrollando este proceso completo.
Mi recomendación a los estudiantes siempre ha sido que, después de la obtención de su primer grado, se tomen uno o dos años para trabajar en proyectos de minería o ingeniería civil en los que se esté utilizando la Mecánica de Rocas en el diseño de túneles, taludes o cimentaciones. Idealmente, este trabajo debiera llevarse a cabo bajo la supervisión de un ingeniero mecánico de rocas senior, o un ingeniero geólogo que forme parte del equipo permanente del contratista a cargo del diseño. El alumno debería intentar conseguir un puesto en el equipo que realiza el trabajo. Encontrar esos puestos de trabajo es difícil, y las recompensas financieras pueden no ser muy buenas, pero la experiencia adquirida jugará un papel importante en su carrera a largo plazo.
En los países en desarrollo, los ingenieros a menudo tienen que luchar para obtener financiamiento para las exploraciones geotécnicas y, en muchos casos, “tenemos que hacer lo mejor que podamos con las herramientas que tenemos”. Por ejemplo, muchos proyectos de vivienda pública en Chile solo pueden permitirse un único sondaje (incluso en proyectos que consideran varios taludes en roca) porque el estándar nacional solo exige uno. ¿Qué consejo daría en este tipo de situaciones?
Este es un problema con los requisitos legales establecidos para la industria de la construcción o la minería por los organismos reguladores. El ejemplo citado de un solo sondaje de exploración como requisito establecido como estándar nacional es totalmente inaceptable. En casos aislados, cuando se está minando un túnel o se está excavando un talud en una roca masiva extremadamente uniforme, un sondaje para recolectar muestras para ensayos puede ser adecuado. Sin embargo, en general, se requieren múltiples perforaciones en los típicos sitios de construcción. La decisión sobre la ubicación y el número de estos sondajes debe ser responsabilidad del geólogo senior contratado por el propietario, diseñador o contratista.
El geólogo o ingeniero mecánico de rocas tiene muy pocas esperanzas de tener un impacto significativo en esta situación. Sin embargo, la discusión sobre este tipo de problema por parte de organizaciones o asociaciones de un conjunto de profesionales, seguida de la presentación de las conclusiones a los reguladores gubernamentales, tiene el potencial de informarlos y persuadirlos de que se deben realizar cambios en las regulaciones.
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