Geosintéticos: una importante disciplina con grandes ...

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1. DESARROLLO DE LA DISCIPLINA DE LOSGEOSINTÉTICOS

La disciplina de los geosintéticos se ha desarrollado en tornoa una familia de productos, los geosintéticos. Esta familiaestá formada por geotextiles, geomembranas, geomallas, geo-mantas, georedes, geocompuestos (tales como geocompuestosbentoníticos y de drenaje), geoceldas, geocontenedores, geoes-tructuras y geoespumas, entre otros. Cada uno de estos com-ponentes tiene diversas propiedades: algunos transportan lí-quidos o gases, otros son resistentes y pueden soportar oreforzar suelos, algunos pueden retener partículas de suelo,

Geosintéticos: una importante disciplinacon grandes logros en el pasado y

emocionantes retos para un brillante futuroGeosynthetics: a remarkable discipline

with great achievements in the pastand exciting challenges for a bright future

JEAN PIERRE GIROUD (*)

ABSTRACT This paper presents achievements of the geosynthetics discipline and challenges facing the discipline. The papershows that one of the main achievements of geosynthetics is that they have pervaded most branches of geotechnicalengineering to the point where it is almost impossible to practice geotechnical engineering without geosynthetics. Then, thepaper addresses the challenges facing the geosynthetics discipline. Two major types of challenges are identified: educationchallenges and technical challenges. Regarding technical challenges, it is recommended that researchers focus on behaviorsthat are not traditionally considered in geotechnical engineering in order to use geosynthetics to their full potential. Note: This is a significantly expanded version of the keynote paper presented at the 2008 GeoAmericas Conference.

RESUMEN Este trabajo presenta los diversos logros y futuros retos de la disciplina de los geosintéticos. Se muestra que unode sus principales logros de los geosintéticos es haberse introducido en muchas de las ramas de la ingeniería geotécnica, demodo que ahora es prácticamente imposible aplicar la ingeniería sin estos materiales. Se presentan los dos principalesretos: Educación y Tecnología. En relación con esta última, se recomienda que los investigadores se centren en los compor-tamientos que no son tradicionalmente considerados en la ingeniería geotécnica, para utilizar los geosintéticos con susmáximas posibilidades.

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Palabras clave: Geosintéticos, Ingeniería, Disciplina, Historia, Investigación, Educación.

Keywords: Geosynthetics, Engineering, Discipline, History, Research, Education.

(*) Ph.D. en ingeniería geotécnica (University de Grenoble). Ingeniero consultor JP GIROUD, INC. E-mail:[email protected]

Ingeniería Civil 171/2013

1. THE DEVELOPMENT OF THE GEOSYNTHETICSDISCIPLINE

The geosynthetics discipline has been developed around afamily of products, the geosynthetics. This family includesvarious types of geosynthetics: geotextiles, geomembranes,geogrids, geomats, geonets, geocomposites (including ben-tonitic geocomposites and drainage geocomposites), geo-cells, geomattresses, geocontainers, geofoam, etc. These var-ious types of geosynthetics have a variety of properties.Some geosynthetics can convey liquid and gas, some arestrong and can carry loads or reinforce soils, some can re-

otros son casi impermeables y pueden retener líquidos o ga-ses, etc. Muchos geosintéticos tienen más de una propiedadclave, por ejemplo resistencia y permeabilidad, o impermeabi-lidad y alta fricción entre capas. Se ha desarrollado un con-junto completo de ensayos para evaluar estas propiedades, in-cluyendo ensayos físicos, hidráulicos, mecánicos y deevaluación de su durabilidad.

Teniendo tal variedad de propiedades, los geosintéticospueden desarrollar una diversidad de funciones. Cuatro de es-tas funciones fueron inicialmente prescritas para los geotexti-les: transporte de fluidos, filtración, separación y refuerzo. Ac-tualmente pueden desarrollar más funciones, así lasgeomembranas y los compuestos bentoníticos actúan como ba-rrera de fluidos. Además, existen otras funciones menos evi-dentes pero que tienen un creciente interés a medida que losusos de los geosintéticos se hacen más específicos. Por ejem-plo: geotextiles utilizados en pavimentos para evitar la refle-xión de grietas, colchones de geotextiles para proteger geo-membranas, geomembranas o geotextiles para aumentar odisminuir la fricción entre dos materiales, geomantas paracontrolar la erosión a través del micro-confinamiento de partí-culas de suelo, y geoceldas o geocontenedores para confinarsuelos o desechos.

Puesto que los geosintéticos llevan a cabo varias funciones,pueden ser utilizados en diversas aplicaciones. Cabe señalarque para una cierta aplicación un geosintético puede desarro-llar varias funciones puesto que puede tener más de una pro-piedad clave. Esta consideración es necesario tenerla encuenta cuando se diseñan estructuras que utilizan geosintéti-cos. Es esencial, para un diseño correcto, identificar clara-mente todas las funciones que un geosintético puede desarro-llar en una aplicación. Diseñar para una sola función puedeser incorrecto.

Hasta la fecha, se han utilizado más de 20 billones de m2

de geosintéticos, que se han empleado en millones de proyec-tos. Estos proyectos han sido posibles gracias a que se disponede métodos de diseño especialmente desarrollados para laaplicación de los geosintéticos en ingeniería, como resultadode exhaustivos estudios e investigación llevados a cabo en losúltimos 40 años. Una serie de proyectos típicos se ilustran enlas Figuras 1 a 11.

GEOSINTÉTICOS: UNA IMPORTANTE DISCIPLINA CON GRANDES LOGROS EN EL PASADO Y EMOCIONANTES RETOS PARA UN BRILLANTE FUTUROGEOSYNTHETICS: A REMARKABLE DISCIPLINE WITH GREAT ACHIEVEMENTS IN THE PAST AND EXCITING CHALLENGES FOR A BRIGHT FUTURE

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tain soil particles, some are quasi-impermeable and can re-tain liquid and gas, etc. Many geosynthetics have severalkey properties, for example strength and permeability, orimpermeability and high interface shear strength. A com-prehensive set of tests has been developed to evaluate theproperties of geosynthetics. These tests include physicaltests, hydraulic tests, mechanical tests, and tests to evalu-ate durability.

Having a variety of properties, geosynthetics can per-form a variety of functions. Four (now classical) functionswere first identified for geotextiles: fluid transmission,filtration, separation and reinforcement. Today, it isknown that geosynthetics can perform more functions.Thus, geomembranes and bentonite geocomposites act asfluid barriers. Furthermore, there are other functionsthat may be less obvious but have a growing importanceas uses of geosynthetics become more sophisticated. Forexample, functions other than the five functions men-tioned above are performed in the following applications:geotextiles used in road pavements against reflectivecracking; geotextile cushions used to protect geomem-branes; geomembranes or geotextiles used to decrease orincrease friction between two materials; geomats used toprovide erosion control through micro-confinement of soilparticles; and geocells or geocontainers used to confinesoil or waste.

Since geosynthetics perform a variety of functions, theycan be used in a variety of applications. It should be notedthat, in a given application, a given geosynthetic may per-form several functions since it may have more than one keyproperty. This consideration is important when designingstructures incorporating geosynthetics. Clearly identifyingall functions that a geosynthetic can perform in an appli-cation is essential for proper design. Designing for only onefunction may be incorrect.

To date, more than 20 billion square meters of geosyn-thetics have been used in several million projects. Theseprojects were made possible because design methods spe-cially developed for geosynthetics engineering are availableas a result of extensive research studies in the past fourdecades.

FIGURA 1. Presa de hormigónrehabilitada con geosintéticos. / FIGURE 1. Concrete dam rehabilitatedusing geosynthetics.


Un buen diseño y una buena investigación deben comple-mentarse con unos buenos materiales y una buena construc-ción. Las aplicaciones de los geosintéticos han sido satisfac-toriamente implementadas en las obras debido a que en elcampo de los geosintéticos se han desarrollado estrictos pro-cedimientos para conseguir una buena calidad de los mate-riales y de la construcción.

La calidad de los materiales esta inicialmente soportadapor el control de calidad de los fabricantes, así como por ex-haustivas especificaciones y métodos de ensayo. Desde estepunto de vista, la colaboración internacional entre varias or-ganizaciones juega un papel clave. La calidad de los mate-riales se tiene en cuenta en el diseño no solo a través de laspropiedades de los materiales como se especifica y se mideen los ensayos de las normas, sino también a través de lacuantificación del efecto del tiempo utilizando factores de re-ducción (por ejemplo, para la durabilidad o la fluencia) y através de la cuantificación del daño potencial durante laconstrucción. Los ensayos para evaluar el daño potencial du-rante la instalación en obra son cada vez más frecuentes.

La calidad de la construcción se ha beneficiado por el de-sarrollo desde 1980 del concepto de aseguramiento de la ca-lidad, en particular para la instalación de geomembranas.Además se ha desarrollado equipamiento para el control decalidad en obra (por ejemplo, la técnica de detección de fugaeléctrica y equipos basados en la electrónica y la fibra ópticapara controlar el refuerzo).

Los ingenieros geotécnicos han jugado un papel funda-mental en el desarrollo de diseño, ensayos y métodos cons-tructivos para los geosintéticos. Claramente, los ingenierosgeotécnicos se han encargado del desarrollo del conoci-miento de los geosintéticos. Al mismo tiempo, los geosintéti-cos han tenido un impacto significativo en la ingeniería geo-técnica.


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Good design and good research must be complementedby good materials and good construction. Geosyntheticsapplications are successfully implemented in the field be-cause the geosynthetics discipline has developed strict pro-cedures to address both the quality of materials and thequality of construction.

The quality of materials is first addressed by manufac-turing quality control. The quality of materials is also ad-dressed by comprehensive specifications and standard testmethods. From this viewpoint, international cooperationbetween various organizations plays a key role. The qualityof materials is accounted for in design not only throughthe properties of materials as specified and as measured instandard tests, but also through the quantification of theeffect of time using reduction factors (for example, fordurability or creep) and through the quantification of po-tential damage during construction. Field tests for evalu-ating potential construction damage are becoming moreand more frequent.

The quality of construction has benefited from the de-velopment in the 1980s of the concept and codification ofconstruct ion quali ty assurance, in part icular forgeomembrane installation. In addition, equipment formonitoring construction quality has been developed (forexample, the electric leak detection technique, and equip-ment based on electronics and fiber optics for monitoringreinforcement).

Geotechnical engineers have played a key role in devel-oping design, testing and construction methods for geosyn-thetics. Clearly, geotechnical engineers have been instru-mental in the development of the geosynthetics discipline.At the same time, geosynthetics have had a significant im-pact on geotechnical engineering.

FIGURA 2. Balsa de riegoimpermeabilizada con una

geomembrana. / FIGURE 2. Irrigation reservoir

lined with geomembrane.


2, IMPACTO DE LOS GEOSINTÉTICOS EN LA INGENIERÍAGEOTÉCNICA

Los geosintéticos se utilizan en la ingeniería geotécnica poruna razón fundamental: son bidimensionales. Los materialesbidimensionales son necesarios en ingeniería geotécnica porlas siguientes razones: (1) las estructuras geotécnicas se cons-truyen con materiales formados por partículas (los suelos), cu-yas propiedades están obviamente complementadas por aque-llos materiales bidimensionales (por ejemplo, la integridad decapas de suelo puede verse interrumpida por erosión, asenta-mientos y terremotos, mientras los geosintéticos permanecencontinuos); (2) las estructuras geotécnicas son masas tridimen-sionales típicamente construidas en capas horizontales entrelas cuales materiales bidimensionales pueden desarrollar fun-ciones útiles, o dichas estructuras son grandes masas tridi-mensionales que necesitan ser confinadas, protegidas o sopor-tadas usando materiales bidimensionales. Más aún, es sabidoque las estructuras de toda clase se optimizan cuando sonconstruidas con elementos de una menor dimensión. Así, unapieza de tela (bidimensional) se construye con hilos (unidimen-sional); y el ejemplo más famoso es la extraordinariamente li-gera Torre Eiffel, una estructura tridimensional construidacon elementos unidimensionales. Por lo tanto, construir es-tructuras geotécnicas (tridimensionales) usando geosintéticos(bidimensionales) que están hechas con hilos o tiras (unidi-mensionales) es el enfoque óptimo. En la naturaleza no haymateriales bidimensionales y la humanidad ha tenido que es-perar hasta la aparición de los geosintéticos para construir ra-cionalmente con el más común de los materiales, el suelo.

La gran variedad de aplicaciones de los geosintéticos de-muestra que hoy es casi imposible aplicar la ingeniería geotéc-nica sin utilizar estos materiales. Esto supone un gran cambiodesde 1970 cuando los geotextiles y las geomembranas no eranconsiderados importantes. Supone un gran cambio desde eltiempo en que muchos ingenieros geotécnicos no se dignaban ahablar con los fabricantes porque habían sido formados en lacreencia de que el único proveedor de materiales geotécnicosera Dios. Irónicamente, hoy en día, algunos ingenieros geotéc-nicos esperan que los geosintéticos hagan milagros.



2. IMPACT OF GEOSYNTHETICSON GEOTECHNICAL ENGINEERING

Geosynthetics are used in geotechnical engineering for afundamental reason: they are two-dimensional. There is aneed for two-dimensional materials in geotechnical engi-neering for the following reasons: (1) Geotechnical struc-tures are built with particulate materials (the soils), whoseproperties are obviously complemented by those of two-di-mensional materials (e.g. the integrity of soil layers can bedisrupted by erosion, settlements, and earthquakes, while ageosynthetic remains continuous); (2) Geotechnical struc-tures are three-dimensional masses typically constructedin horizontal layers between which two-dimensional mate-rials can perform useful functions, or they are large three-dimensional masses that need to be lined, protected or sup-ported using two-dimensional materials. Furthermore, it isknown that structures of all kinds are optimized when theyare constructed with elements of a lower dimension. Thus,a piece of cloth (two-dimensional) is constructed withyarns (one-dimensional); and the most famous example isthe remarkably light Eiffel Tower, a three-dimensionalstructure constructed with one-dimensional elements.Therefore, constructing geotechnical structures (three-di-mensional) using geosynthetics (two-dimensional) whichare made with yarns or ribs (one-dimensional) is an opti-mum approach. There is no two-dimensional material innature and mankind had to wait until the advent ofgeosynthetics to construct rationally with the most com-mon material, soil.

The wide variety of applications of geosynthetics demon-strates that, today, it is almost impossible to practice geot-echnical engineering without using geosynthetics. This isquite a change from the 1970s when geotextiles andgeomembranes were not taken seriously. This is quite achange from a time when many geotechnical engineerswould not condescend to talk to manufacturers becausethey had been trained to consider that the only supplier ofgeotechnical materials was God. Ironically, today, some ge-otechnical engineers expect geosynthetics to make miracles!

FIGURA 3. Canal revestidocon una geomembrana y un

geotextil. / FIGURE 3. Canal lined with

geomembrane and geotextile.


A pesar de su éxito, los geosintéticos no compiten con laingeniería geotécnica. En efecto, en muchas estructuras enlas que se incorporan geosintéticos, el volumen de éstos esmenor del 1 % del volumen de suelo utilizado en la estruc-tura.

Claramente, en la ingeniería geosintética, el suelo es másusado que los geosintéticos. Sin embargo, en algunas aplica-ciones, los geosintéticos reemplazan capas de suelo, o hacenposible utilizar capas más finas de suelo, por lo tanto, dismi-nuyen la cantidad de suelo utilizado en esas aplicaciones. Porotra parte, los geosintéticos hacen posible reemplazar algunasestructuras de hormigón convencional (por ejemplo muros decontención de hormigón) por estructuras de suelo, incremen-tando por tanto el uso de suelo. También, gracias a los geosin-téticos, algunas clases de suelo consideradas no aptas para laconstrucción, pueden ahora utilizarse, lo cual tiende tambiéna incrementar el uso del suelo.

La conclusión del planteamiento anterior es que inclusocuando los geosintéticos son ampliamente utilizados, el suelotambién lo es. Por lo tanto cuando se utilizan los geosintéti-cos, la ingeniería geotécnica es indispensable y los ingenierosgeotécnicos deberían dar una buena acogida a estos materia-les. Sin embrago, algunos ingenieros geotécnicos son reaciosa utilizar geosintéticos. Esta actitud es debida a la falta deconocimiento de estos materiales. El trabajo de los ingenierosgeotécnicos es más emocionante cuando se utilizan geosinté-ticos, ya que éstos abren muchas posibilidades debido a lavariedad de sus propiedades, funciones y aplicaciones. Tam-bién, se necesitan ingenieros geotécnicos altamente cualifica-dos, ya que los geosintéticos a menudo ofrecen soluciones in-novadoras a los problemas geotécnicos. Pero algunosingenieros geotécnicos son conservadores y temerosos de lassoluciones innovadoras.

Estos ingenieros deberían en primer lugar ser temerososde la ingeniería geotécnica. De hecho, la ingeniería geotécnicaha sido muy innovadora a lo largo de los años. Ha sido unadisciplina muy exitosa gracias a innovaciones tales como: ci-mentaciones profundas, anclajes, técnicas para mejorar elsuelo, muros pantalla, hormigón compactado con rodillos, re-fuerzo de suelo con acero, etc.



In spite of their success, geosynthetics are not in compe-tition with geotechnical engineering. In fact, in most struc-tures incorporating geosynthetics, the volume of thegeosynthetics is less than 1% of the volume of soil used inthe structure.

Clearly, in geosynthetics engineering, soils are usedmore than geosynthetics. However, in some applications,geosynthetics replace soil layers or make it possible to usethinner soil layers, thereby decreasing the amount of soilused in those applications. On the other hand, geosynthet-ics make it possible to replace some conventional concretestructures (e.g. concrete retaining walls) by soil structures,thereby globally increasing the use of soil. Also, thanks togeosynthetics, types of soils generally considered inade-quate for construction can now be used, which tends to in-crease the use of soil.

The conclusion of the above discussion is that, evenwhen geosynthetics are extensively used, soils also are ex-tensively used. Therefore, geotechnical engineering is indis-pensable when geosynthetics are used, and geotechnical en-gineers should welcome the use of geosynthetics. However,some geotechnical engineers are reluctant to use geosyn-thetics. This attitude results from lack of knowledge ongeosynthetics. The work of geotechnical engineers is moreexciting with geosynthetics, as geosynthetics open up manypossibilities because of the variety of their properties, func-tions and applications. Also, the geosynthetics disciplineneeds highly-qualified geotechnical engineers, becausegeosynthetics often lead to innovative solutions of geotech-nical problems. But, some geotechnical engineers are con-servative and afraid of innovative solutions.

The geotechnical engineers who are afraid of innovativesolutions should be afraid of geotechnical engineering inthe first place. Indeed, over the years, geotechnical engi-neering has been very innovative. It has been a successfuldiscipline thanks to innovations, such as: deep founda-tions, anchorage devices, soil improvement techniques,slurry walls, roller-compacted concrete, steel-reinforcedsoil, etc.

FIGURA 4. Muro verde reforzado congeomalla utilizado como estribo de unpuente. /FIGURE 4. Geogrid reinforced greenwall used as bridge abutment.


3. LA DISCIPLINA GEOSINTÉTICA Y SUS BASESFUNDAMENTALES, LA VARIEDAD DE GEOSINTÉTICOS

Ninguna de las innovaciones de la Ingeniería geotécnicamencionadas anteriormente ha alcanzado el estatus de disci-plina. Por el contrario, es justificado referirse a la disciplinageosintética, porque, a diferencia de otras innovaciones, losgeosintéticos están presentes en muchas ramas de la inge-niería geotécnica.

Los geosintéticos se han introducido en la mayoría de lasramas de la ingeniería geotécnica debido a su amplia varie-dad. Esto no parecería una razón importante, ya que haytambién una gran variedad de suelos. De hecho, hay unagran variedad de suelos, desde arcilla hasta rocas, desde sue-los de muy finos a muy granulares. La frase “de suelo aroca”, implica que los suelos pueden clasificarse por el ta-maño de sus partículas. Incluso aunque una completa clasifi-cación de suelos involucra otros criterios, es cierto que el ta-maño de las partículas desde hace tiempo, es el criterio másimportante en la clasificación de suelos; y la frase “de suelo aroca” incluye todos los tipos de suelo y adecuadamente des-cribe su variedad.

No existe una frase similar para los geosintéticos. No tie-nen sentido decir: “hay una variedad de geosintéticos desdeun cierto tipo a otro tipo”. Por ejemplo, la frase: “de geotexti-les a geomembranas” no significa nada. Esto es porque la va-riedad de geosintéticos no puede describirse por un solo crite-rio. Mientras que la variedad de suelos puede describirse porun solo criterio (el tamaño de las partículas), se requieren va-rios criterios para describir la variedad de geosintéticos.

Los criterios que definen la variedad de geosintéticos son:primero la dimensión, con geosintéticos unidimensionales(hilo, tira), geosintéticos bidimensionales (geotextiles, geo-membranas, y otros) y geotextiles tridimensionales (geocel-das, geoespuma); el segundo, la estructura, con estructurasabiertas (geomallas, georedes, geoceldas), estructuras cerra-das (geomembranas, tiras), y estructuras intermedias (geotex-tiles); y el tercero, la dirección, con geosintéticos unidireccio-nales (hilos, tiras), geosintéticos bidireccionales (geotextilestejidos, geomallas biaxiales), geosintéticos tridimensionales(geoceldas, nuevas geomallas) y geosintéticos multidirecciona-les (geotextiles no tejidos, geomembranas).



3. THE GEOSYNTHETICS DISCIPLINE AND ITSFUNDAMANTAL BASIS, THE VARIETY OF GEOSYNTHETICS

None of the geotechnical engineering innovations men-tioned above has reached the status of a discipline. In con-trast, it is justified to refer to the geosynthetics discipline,because, unlike other innovations, geosynthetics have per-vaded most branches of geotechnical engineering.

Geosynthetics have pervaded most branches of geotech-nical engineering because there is a wide variety of geosyn-thetics. This does not seem to be an original reason becausethere is also a wide variety of soils. Indeed, there is a vari-ety of soils from clay to rockfill, i.e. from very fine to verycoarse soils. The phrase, “from clay to rockfill”, impliesthat soils can be classified by the size of their particles.Even though a complete classification of soils involvesother criteria, it is true that particle size is, by far, the mostimportant criterion in soil classification; and the phrase“from clay to rockfill” includes all types of soils and ade-quately describes their variety.

There is no such phrase for geosynthetics. It does notmake sense to say: “there is a variety of geosynthetics froma certain type to a certain other type”. For example, thephrase “from geotextiles to geomembranes” does not meananything. This is because the variety of geosynthetics can-not be described by a single criterion. Whereas the varietyof soils can be described by a single criterion (the size ofparticles), several criteria are required to describe the vari-ety of geosynthetics.

The criteria that describe geosynthetics variety are thefollowing: first, the dimension, with one-dimensionalgeosynthetics (straps, yarns), two-dimensional geosynthet-ics (geotextiles, geomembranes, etc.), and three-dimen-sional geosynthetics (geocells, geofoam); second, the struc-ture, with open structures (geogrids, geonets, geocells),closed structures (geomembranes, straps), and intermedi-ate structures (geotextiles); and, third, the direction, withone-directional geosynthetics (yarns, straps), two-direc-tional geosynthetics (woven geotextiles, biaxial geogrids),three-directional geosynthetics (geocells, new geogrid), andmulti-directional geosynthetics (nonwoven geotextiles,geomembranes).

FIGURA 5. Vertedero trás un terraplénreforzado con un geosintético. / FIGURE 5. Landfill behind geosynthetic-reinforced embankment.


Puesto que se necesitan varios criterios para definir la varie-dad de geosintéticos, mientras que un criterio puede describir lavariedad de suelos, puede decirse que la variedad de geosintéti-cos es de mayor orden que la variedad de suelos. Como un resul-tado de este mayor orden de variedad, las propiedades de los geo-sintéticos cubren un mayor rango que las propiedades de lossuelos. Por ejemplo: algunos geosintéticos para drenaje son máspermeables que la grava, las geomembranas son más impermea-bles que las capas de arcilla, los geotextiles para filtro pueden seral mismo tiempo, más permeables que los filtros de arena y rete-ner partículas más finas gracias a su estructura fibras, los geo-sintéticos de refuerzo son más resistentes que los suelos; y los ge-otextiles pueden usarse como separadores porque son máscontinuos que las capas de suelo. Este amplio rango de propieda-des de los Geosintéticos explica por qué los geosintéticos se hanintroducido en la mayoría de las ramas de la ingeniería geotéc-nica, lo cual a su vez justifica el término “disciplina geosintética”.



Since several criteria are needed to describe the varietyof geosynthetics, whereas one criterion can describe the va-riety of soils, it may be said that the variety of geosyntheticsis of a higher order than the variety of soils. As a result ofthis higher order of variety, the properties of geosyntheticscover a wider range than the properties of soils. For exam-ple: some drainage geosynthetics are more permeable thangravel; geomembrane liners are more impermeable thanclay liners; filter geotextiles can, at the same time, be morepermeable than sand filters and retain smaller particlesthanks to the fiber structure; reinforcement geosyntheticsare stronger than soils; and geotextiles can be used as sepa-rators because they are more continuous than soil layers.This wide range of properties of geosynthetics explains whygeosynthetics have pervaded most branches of geotechnicalengineering; which, in turn, justifies the terminology“geosynthetics discipline”.

FIGURA 7. Sellado de un vertederomediante una geomembrana. /FIGURE 7. Exposed geomembranelandfill cover.

FIGURA 6. Geomalla utilizada comorefuerzo en la base de una carretera. /

FIGURE 6. Geogrid used for roadbase reinforcement.


4. LOGROS DE LA DISCIPLINA GEOSINTÉTICAHoy, los pioneros de la aventura geosintética, dejan en lasmanos de sus sucesores una significativa disciplina, caracte-rizada por los siguientes logros: una amplia variedad de pro-ductos y métodos de ensayo; un gran número de aplicacio-nes, investigación activa; un conjunto considerable deconocimientos, incluyendo métodos de diseño y casos históri-cos; una práctica de la construcción bien establecida conbuenos procedimientos de control y de aseguramiento de lacalidad. También se ha aprendido lecciones de los errores, locual es un signo de madurez en cualquier disciplina. Adicio-nalmente, la disciplina geosintética está bien organizada,con una sociedad internacional que está muy considerada.Se puede afirmar que los geosintéticos han sido la más im-portante innovación en la ingeniería geotécnica en los últi-mos cincuenta años.

Investigadores, profesores y diseñadores son a menudo re-conocidos por los éxitos en las disciplinas de la ingeniería.Ellos son frecuentemente invitados a dar conferencias magis-trales, son citados a menudo y elegidos por las academias. In-cluso aunque su contribución ha sido y es importante y debeser reconocida, no debe olvidarse que no puede haber disci-plina geosintética sin los geosintéticos y que no habría geosin-téticos sin los fabricantes. En otras palabras, no habría disci-plina geosintética sin los fabricantes.

5. RETOS A LOS QUE SE ENFRENTA LA DISCIPLINAGEOSINTÉTICA

Hay todavía mucho por hacer en la disciplina geosintética yun gran número de retos a los que enfrentarse. Los dos másimportantes son los retos en educación y los retos técnicos.

En lo concerniente a los retos en educación, se debe pro-porcionar más conocimiento sobre los geosintéticos, pero deberecordarse que un curso sobre geosintéticos no debe reempla-zar a un curso de ingeniería geotécnica. Los geosintéticos pue-den solo ser utilizados a su máximo potencial por ingenieros



4. ACHIEVEMENTS OF THE GEOSYNTHETICS DISCIPLINEToday, the pioneers of the geosynthetics adventure leave inthe hands of their successors a remarkable discipline,characterized by the following achievements: a wide vari-ety of products and test methods; a large number of appli-cations; active research; a considerable body of knowledgeincluding design methods and case histories; and a con-struction practice that is well mastered with establishedquality control and quality assurance procedures. Also,lessons have been learned from failures, which is a sign ofmaturity in any discipline. Furthermore, the geosyntheticsdiscipline is well organized, with an international societythat is highly regarded. It is fair to say that geosyntheticshave been the most important innovation in geotechnicalengineering in the past fifty years.

Researchers, professors and design engineers are oftencredited for the successes of engineering disciplines. They arethe ones who are invited to give keynote lectures, they are theones who are often cited, they are the ones who are elected toacademies. Even though their contribution has been, and is,important and should be acknowledged, one should not for-get that there would be no geosynthetics discipline withoutthe geosynthetics and there would be no geosynthetics with-out the manufacturers. In other words, there would be nogeosynthetics discipline without the manufacturers.

5. CHALLENGES FACING THE GEOSYNTHETICSDISCIPLINE

There is still a lot of work to do in the geosynthetics disci-pline, and a number of challenges will have to be met. Thetwo types of challenges which seem to be most importantare education challenges and technical challenges.

As far as education challenges are concerned, more edu-cation on geosynthetics should be provided, but it should beremembered that a course on geosynthetics cannot replace acourse on geotechnical engineering. Geosynthetics can only

FIGURA 8. Geosintéticosutilizados en túneles. /

FIGURE 8. Geosyntheticsused in tunnels.


que tengan un excelente conocimiento de la ingeniería geotéc-nica, y los investigadores que traten de desarrollar nuevasaplicaciones de los geosintéticos deben no solo tener un exce-lente conocimiento de la ingeniería geotécnica, sino tambiénde las disciplinas relacionadas, tales como bioingeniería y me-canismos que no son típicamente considerados en la ingenie-ría geotécnica como propagación de las raíces, excavacionespor animales, desarrollo de hongos, propagación eléctrica enel suelo, efecto de la radioactividad en los materiales, etc. Cla-ramente los avances en el conocimiento conducirán a nuevosdesarrollos en los geosintéticos. Desde este punto de vista, esdestacable el reciente desarrollo de la electrocinética asociadacon los geosintéticos.

También, los ingenieros civiles deben atender más a lasposibilidades ofrecidas por los geosintéticos. Aunque esto hasido reconocido como un gran desafío durante muchos años,los logros han sido limitados. Muchas conferencias sobre geo-sintéticos atraen principalmente a asistentes que ya tienenconocimiento de los geosintéticos. Puesto que muchos ingenie-ros no van a los geosintéticos, estos deberían llegar a ellos.Debería haber más conferencias que reúnan a especialistasen geosintéticos y a ingenieros geotécnicos en general. Un de-safío para nuestra disciplina es convencer a los ingenieros ge-otécnicos que no pueden ignorar más a los geosintéticos.

Desde el punto de vista de alcanzar una amplia audienciade ingenieros, organizaciones locales y suministradores de ge-osintéticos han tenido más éxito que los organizadores degrandes conferencias. Incluso aunque los proveedores de geo-sintéticos tienen intereses comerciales cuando organizan se-minarios, no deberían ser criticados. De hecho, ellos deberíanser elogiados por al menos tres razones: llegan a más usua-rios potenciales de los geosintéticos, enseñan de manera efec-tiva resolviendo problemas reales, y si sus seminarios tienenéxito, será excelente para la disciplina geosintética.

Muchos retos técnicos específicos probablemente estánasociados con nuevas aplicaciones. Estos desafíos pueden es-tudiarse caso por caso por ingenieros y científicos trabajandoen la disciplina geosintética. Como se mencionó antes sobre la



be used to their full potential by engineers having an excel-lent understanding of geotechnical engineering. And re-searchers who try to develop new applications for geosyn-thetics should not only have an excellent knowledge ofgeotechnical engineering, but should also have an excellentknowledge of connected disciplines such as bioengineeringand of mechanisms that are not typically considered in geot-echnical engineering such as root propagation, animal bur-rowing, fungus development, electric propagation in soil, ef-fect of radioactivity on materials, etc. Clearly, advancededucation will drive new developments in geosynthetics.From this viewpoint, the recent developments in electroki-netics associated with geosynthetics are remarkable.

Also, civil engineers should be made more aware of thepossibilities offered by geosynthetics. Even though this hasbeen recognized as a major challenge for many years,achievements have been limited. Many conferences ongeosynthetics attract mostly attendees who are alreadyknowledgeable about geosynthetics. Since many engineers donot come to geosynthetics, geosynthetics should come to them.There should be more joint conferences between geosyntheticsspecialists and mainstream geotechnical engineers. A chal-lenge for our discipline is to convince all geotechnical engi-neers that they can no longer afford to ignore geosynthetics.

From the viewpoint of reaching a wide audience of engi-neers, local organizations and suppliers of geosynthetics havebeen more successful than organizers of large conferences.Even though suppliers of geosynthetics have commercial in-tentions when they organize seminars, they should not becriticized. If fact, they should be commended for, at least,three reasons: they reach many potential users of geosynthet-ics; they educate them in an effective manner by addressingtheir real problems; and, if their seminars are a commercialsuccess, this is excellent for the geosynthetics discipline.

Many specific technical challenges are likely to be associ-ated with new applications. These specific challenges will bemet on a case by case basis by engineers and scientists work-ing in the geosynthetics discipline. As mentioned earlier re-

FIGURA 9. Geotubo paradecantado de sedimentoscontaminados. /FIGURE 9. Geosynthetic tubefor the dewatering ofcontaminated sediment.


educación, los investigadores podrán ser capaces de explorarel amplio rango de nuevos desarrollos potenciales si su forma-ción no está limitada a la ingeniería geotécnica tradicional.

Otro tipo de desafío específico será menos interesante queel desarrollo de nuevas aplicaciones, pero muy útil: la mejorade métodos de diseño existentes o técnicas constructivas parasuperar problemas encontrados en la etapa de diseño o en laobra. De este punto de vista, la información es esencial. Por lotanto, debe animarse a la publicación de casos históricos y alanálisis de las patologías. Esta es otra área donde los sumi-nistradores pueden jugar un papel muy importante, puestoque están en contacto con los usuarios.

Además de desafíos técnicos específicos, hay desafíos técni-cos generales. En particular: los investigadores necesitaránhacer esfuerzos orientados a la cuantificación de la durabili-dad de todo tipo de geosintéticos instalados; y los investigado-res necesitarán desarrollar métodos de diseño para “sutiles”mecanismos, descartados en el pasado. Mientras el primer de-safío es obvio, el segundo requiere discusión.

En las tres últimas décadas, muchos métodos de diseñohan sido desarrollados aplicando a los geosintéticos los méto-dos tradicionales de ingeniería usados en la ingeniería geotéc-nica. Esta estrategia ha sido muy productiva. Sin embargo,los métodos simples de la ingeniería geotécnica, fueron losprimeros en aplicarse a la ingeniería geotécnica. Como resul-tado de esto, se descuidaron “sutiles” mecanismos de poten-cial importancia para el comportamiento de las estructuras.

Dos simples ejemplos ilustran estos “sutiles” mecanismosdescuidados en el pasado. El primer ejemplo se relaciona conel refuerzo con geosintéticos. Se han desarrollado métodos dediseño basados en grandes deformaciones, mientras que sedescuidaban pequeñas deformaciones, más difíciles de teneren cuenta. El segundo ejemplo está relacionado con el trans-porte de fluidos a través de barreras geosintéticas. Se han de-sarrollado métodos de diseño basados en flujo advectivo,mientras que la difusión, un fenómeno que no es bien cono-cido por muchos ingenieros geotécnicos se ha ignorado. Estasituación no se limita a los métodos de diseño. Una situación



garding education, researchers will be able to explore thefull range of potential new developments if their educationis not limited to traditional geotechnical engineering.

Another type of specific challenges will be less glam-orous than the development of new applications, but veryuseful: the improvement of existing design methods or con-struction techniques to address problems encountered atthe design stage or in the field. From this view point, feed-back is essential. Therefore, publication of case historiesand forensic analyses should be encouraged. This is an-other area where geosynthetics suppliers can play a keyrole since they are in close contact with the users.

In addition to specific technical challenges, there will begeneral technical challenges. In particular: researcherswill need to pursue current efforts aimed at the quantifica-tion of the durability of all types of installed geosynthetics;and researchers will need to develop design methods for“subtle” mechanisms that have been neglected in the past.While the first of these two general technical challenges isobvious, the second requires discussion.

In the past three decades, many design methods havebeen developed by extending to geosynthetics engineeringtraditional methods used in geotechnical engineering. Thisapproach has been very productive. However, the simplestmethods from geotechnical engineering were the first to beadapted to geosynthetics engineering. As a result, “subtle”mechanisms potentially of importance to the performanceof structures incorporating geosynthetics have been over-looked.

Two simple examples illustrate “subtle” mechanisms ne-glected in the past. The first example is related to geosyn-thetic reinforcement. Design methods based on large defor-mations have been developed, while neglecting smalldeformations that are more difficult to take into account.The second example is related to fluid transport throughgeosynthetic barriers. Design methods based on advectiveflow have been developed, while diffusion, a phenomenonthat is not well known by most geotechnical engineers, has

FIGURA 10. Geocontenedoresutilizados para protección dela costa. /FIGURE 10. Geosyntheticscontainers used for coastalprotection.


similar existe hoy con la instalación de geomembranas: la ca-lidad de las uniones (el principal problema en la década de los80) es ahora excelente, pero la confianza en algunos sistemasde revestimiento es ahora cuestionable debido a las arrugasde la geomembrana, un mecanismo “sutil” que ha sido exten-samente discutido, pero nunca bien controlado.

Hoy, los investigadores requieren estudiar esos mecanis-mos “sutiles” a fin de utilizar los geosintéticos con su máximopotencial. De hecho, ya hay algunos investigadores traba-jando en mecanismos “sutiles”, incluyendo por ejemplo: pe-queñas deformaciones y cargas repetidas, cuantificación demecanismos de interfase entre materiales adyacentes, migra-ción de contaminantes por difusión, cuantificación del com-portamiento del suelo reforzado tratado como un materialcompuesto más que como la unión de dos componentes, y lainfluencia de la variabilidad de los materiales en el comporta-miento de las aplicaciones de los geosintéticos.

Como resultado de estos esfuerzos en investigación, la dis-ciplina geosintética se está preparando para enfrentar los re-tos generados por las nuevas exigencias del siglo XXI, talescomo: estructuras para la conservación de los recursos, es-tructuras compatibles con los cambios climáticos, infraestruc-turas para los países en desarrollo y estructuras de alta segu-ridad capaces de resistir los ataques y desastres naturales.

6. CONCLUSIÓNEn conclusión este trabajo presenta una disciplina geosinté-tica con grandes logros y preparada para enfrentarse a los re-tos del Siglo XXI.



largely been ignored. This situation is not limited to designmethods. A similar situation exists today with geomem-brane installation: seaming quality (the main installationproblem in the 1980s) is now excellent, but the reliabilityof some liner systems is questionable due to geomembranewrinkles, a “subtle” mechanism that has been extensivelydiscussed but never fully controlled.

Today, researchers need to study “subtle” mechanismsin order to use geosynthetics to their full potential. Infact, some researchers are already working on “subtle”mechanisms, including for example: small deformationsand repeated loading; quantification of interface mecha-nisms between adjacent materials; migration of contami-nants by diffusion; quantification of the performance ofreinforced soil treated as a composite material ratherthan a juxtaposition of two components; and influence ofmaterials’ variability on the performance of applicationsof geosynthetics.

As a result of these research efforts, the geosynthetics dis-cipline is getting ready to meet the challenges generated bynew conditions in the 21st century, such as: structures for re-source conservation; structures compatible with climatechanges; infrastructure in developing countries; and high-se-curity structures able to resist attacks and natural disasters.

6. CONCLUSIONIn conclusion, this paper portrays a geosynthetics disci-pline with great achievements and ready to meet the chal-lenges of the 21st century.

FIGURA 11. Geoceldautilizada para favorecer elcrecimiento de vegetación

para control de la erosión. /FIGURE 11. Geocell used topromote vegetation growth

for erosion control.


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Geosintéticos: una importante disciplina con grandes ...

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