thumb|Opførelsen af Storebæltsbroen involverede omfattende geotekniske undersøgelser og beregninger.The Interplay between Geotechnical Engineering and Engineering Geology: Proceedings of the Eleventh European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering (XI ECSMFE), Copenhagen, 1995, DGF-bulletin 11, bind 5: Storebælt & Øresund, s. 1-112, Geoteknik er en ingeniørvidenskab, som undersøger vekselvirkningen mellem menneskeskabte konstruktioner og deres underlag, når disse konstruktioner placeres på eller i naturens jord- eller bjergarter. Populært kan man beskrive det som videnskaben om, hvordan man stiller tunge ting på jorden, uden at de bevæger sig.
Egenskaberne for menneskeskabte konstruktioner som huse, havne, metroer eller broer kan beregnes med ganske stor præcision. De forskellige materialers egenskaber (eksempelvis beton, stål, glas og træ) er velkendte, og det er konstruktionens eller bygningens dimensioner også. Anderledes forholder det sig med egenskaberne for de naturlige materialer, de jordlag eller bjergarter, på hvilke man skal placere konstruktionen. Underlagets egenskaber må først klarlægges ved jordbundsundersøgelser. Disse omfatter blandt andet analyser af materialesammensætning og kornstørrelsesfordeling samt af spændinger og strømninger i jorden. Først da kan størrelsen og arten af konstruktionens fundamenter fastlægges. Geoteknisk rådgivning har til formål at sikre, at konstruktionens belastning af underlaget, og dettes belastning af konstruktionen, ikke medfører risiko for, at konstruktionen bevæger sig udover det tilladelige efter den er opført.Per Bjerregaard Hansen og Jens Kammer Mortensen (2005): "Geotekniske undersøgelser". Side 7-13 i: Werner Bai, Per Bjerregaard Hansen og Carsten S. Sørensen (red.): Funderingshåndbogen. Dansk geoteknisk Forening Bulletin 18, 180 sider
For at sikre at konstruktioner ikke vil styrte sammen, er der udviklet en række kvantitative eller semikvantitative metoder til beskrivelse af bjergartsmassers mekaniske egenskaber og bjergartskvalitet. For at beskrive disse forhold ses på egenskaber som blokkenes størrelse, antallet af sprækker, deres glathed eller forskydningsstyrke, sprækkeruheden, sprækkefyldninger, vandtrykket i sprækkerne og spændinger.
De midler, som kan tages i brug for at undgå jordbunds- og undergrundsbetingede ulykker, er talrige og omfatter blandt andet pæle- og pladefundamenter, støttemure og spunsvægge, forankringsanordninger samt tilførsel af jordmaterialer, der kan forbedre undergrundens bære- og belastningsevne.
I de fleste lande er geoteknisk rådgivning og dimensionering af fundamenter fastlagt i et regelsæt, kaldet normer, som for forskellige slags konstruktioner og forskellige typer af geologiske aflejringer angiver krav til, i hvilken grad konstruktionens underlag skal undersøges og beskrives, og, på grundlag heraf, opstiller krav til arten og omfanget af fundamenteringstiltag.
Historie 2.000 år f.Kr. mestrede de gamle kulturer i Egypten, Mesopotamien (i det nuværende Irak), Indus-dalen (i det nuværende Pakistan) og Kina teknikker, som muliggjorde byggeri af overrislingsanlæg og store bygninger, blandt andet de egyptiske pyramider, hvor Keops-pyramiden er kendt som én af oldtidens syv underværker. Fra de efterfølgende århundreder kendes blandt andet Babylons hængende haver, et andet af oldtidens underværker, og de græske templer, blandt andet Akropolis i Athen. Den Kinesiske Mur, som i forskellige udformninger er bygget over en periode på mere end 2.000 årfra 7. århundrede f.Kr. til 17. århundrede e. Kr.er med sine mere end 6.200 km murværk, hovedsageligt bygget under Ming-dynastiet, et af jordklodens største bygværker.Bygningskunst, artikel i Raunkjærs Konversationsleksikon, bd. 2, spalte 694-706, Det danske Forlag, 1948artikel Bygningskunst, i Salmonsens Konversationsleksikon, Bd. 4, 2. Udg., 1916, s. 311-345For en nyere kilde til længden af murværket, se https://www.chinahighlights.com/greatwall/fact/great-wall-length.htm. Citat: Estimates of the length of actual wall come to over 6,200 km (3,900 miles). thumb|Venedig er bygget på pæle i et sumpet laguneområde. Først i nyere tid begyndte man at interessere sig for teorien bag samspillet mellem konstruktion og underlag. Helt op til en gang i 1800-tallet byggede man udelukkende ud fra tidligere indhentede erfaringer, med større eller mindre held. I middelalderen og renæssancen opførte indbyggerne i det velhavende norditalienske Venedig således en hel by af 3- til 5-etagers bygninger, som blev funderet på lange pæle af elletræ, som blev rammet ned gennem de bløde lag under byen, til de mødte fast bund. De vanskelige funderingsforhold afspejler sig i dag fx i visse af byens kirketårne, som i tidens løb er kommet til at hælde en smule. Dette er dog intet imod det, som overgik Det skæve tårn i Pisa, som allerede under sin opførelse i 1100-tallet begyndte at hælde faretruende, fordi de bløde lag under tårnet begyndte at sætte sig.Fernando Terracina (1962): Foundations of the tower of Pisa. Géotechnique, Vol 12, Hæfte 4, s. 336–339 thumb|Det skæve tårn i Pisa hælder i dag 4 grader. Allerede under opførelsen i 1170'erne begyndte jorden under tårnet at give efter. thumb|Den kinesiske Mur ved Jinshanling. thumb|Stablingsvinkel for grusmateriale vist med rødt. I 1700-tallet begyndte man at opstille de første teoretiske modeller for jordtryk bag støttemure.Braja M. Das (2010): Principles of Geotechnical Engineering, Cengage Learning, 7. udgave, 666 sider, pdf I 1717 blev den franske ingeniør Henri Gautier (1660-1737) opmærksom på, at forskellige jordarter havde forskellig stablingsvinkel, dvs. den maksimale vinkel, som materialet kan stå med, når man laver en kegleformet bunke af det på et fladt underlag.Gautier, H. (1717): Dissertation sur L’Epaisseur des Culées des Ponts . . . sur L’Effort et al Pesanteur des Arches . . . et sur les profiles de Maconnerie qui Doivent Supporter des Chaussées, des Terrasses, et des Remparts. Cailleau, Paris I 1773 udviklede en anden fransk ingeniør, Charles Coulomb (1736-1806), en forbedret jordtryksteori,Coulomb, C.A. (1776): Essai sur une application des règles des Maximis et Minimis à quelques Problèmes de Statique, relatifs à l'Architecture. Mémoires de Mathématique et de Physique, Présentés à l'Académie Royale des Sciences, par divers Savants, et lûs dans ses Assemblées, Paris, Vol. 7, p. 343-382 hvor han opstillede et brudkriterie for jord, som stadig i modificeret udgave anvendes i dag. Helt frem til midten af 1800-tallet var det franske ingeniører og forskere, som dominerede den geotekniske videnskab, fx fysikprofessoren Jean-Victor Poncelet (1788-1867), som blandt andet forbedrede Coulombs teori, indførte betegnelsen Φ for friktionsvinklen og opstillede den første bæreevneformel. I forbindelse med sit arbejde med vandforsyning til byen Dijon, herunder bygning af sandfiltre til byens springvand, opstillede den franske ingeniør Henry Darcy (1803-1858) i midten af 1850'erne Darcys lov, som gør det muligt at regne på, hvordan vand strømmer gennem jord.Darcy, H. P. G. (1856): Les Fontaines Publiques de la Ville de Dijon. Dalmont, Paris
I sidste halvdel af 1800-tallet begyndte britiske og tyske ingeniører for alvor at gøre videnskabelige landvindinger. Den skotske ingeniør William Rankine (1820-1872) bidrog væsentligt til forståelsen af jordtryksproblematikken, bl.a. ved i 1857 at indføre begreberne aktivt og passivt jordtryk om de to tilfælde, hvor fx jorden hhv. presser en støttemur ud og støttemuren presser jorden sammen.Rankine, W. J. M. (1857): On the Stability of Loose Earth. Philosophical Transactions, Royal Society, Vol. 147, London I årene fra 1882 udviklede den tyske ingeniør Christian Otto Mohr (1835-1918) en grafisk metode til beskrivelse af spændinger i jord, Mohrs cirkel,Mohr, O. (1887): Über die Bestimmung und die graphishe Darstellung von Trägheitsmomenten ebener Flächen. Civilingenieur, spalte 43-68, samt: Abhandlungen aus dem Gebiete der technischen Mechanik, 2. udg., W. Ernst und Sohn, Berlin, p. 90 og 109 (1914) hvor spændingerne kan studeres i to dimensioner. Senere videreudviklede han Coulombs arbejde til dét, som i dag er kendt som Mohr-Coulombs brudkriterie.Mohr, O. (1900): Welche Umstände bedingen die Elastizitätsgrenze und den Bruch eines Materiales? Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure, Vol. 44, p. 1524-1530 og 1572-1577 Osborne Reynolds (1842-1912) opdagede i 1885 den såkaldte dilatation, som bevirker, at jord, der udsættes for forskydningsspændinger tæt på eller i brudtilstand, ændrer rumfang: fast jord vil udvide sig, mens løs jord trækker sig sammen.Reynolds, O. (1887): Experiments Showing Dilatency, a Property of Granular Material Possibly Connected to Gravitation. Proceedings, Royal Society, London, Vol. 11, side 354–363M.D. Bolton (1986): The strength and dilatancy of sands. Géotechnique 36, No. 1, s. 65-78
Hvor man frem til slutningen af 1800-tallet hovedsagelig havde studeret de jordmekaniske egenskaber for sand, begyndte man nu at interessere sig for lers egenskaber. Den svenske kemiker Albert Atterberg (1846-1916) indførte omkring 1908 kornstørrelsen 2 µm som øvre grænse for lerpartikler, og i 1911 opdagede han en sammenhæng mellem finkornede jordarters (lers og silts) sammensætning og opførsel ved forskellige vandindhold.Atterberg, A. M. (1911): Über die physikalische Bodenuntersuchung, und über die Plastizität der Tone. Internationale Mitteilungen für Bodenkunde, Verlag für Fachliteratur. G.m.b.H. Berlin, Vol. 1, side 10–43 Den østrigske ingeniør Arthur Casagrande (1902-1981) udviklede i 1932 en standardiseret metodeCasagrande, A. (1932): Research on the Atterberg Limits of Soils, Public Roads, Vol. 13, No. 8, pp. 121-136 til bestemmelse af de såkaldte Atterberg-grænser, som i dag er uundværlig ved klassifikation af ler og silt.DS/EN ISO 14688-2:2018 "Geoteknisk undersøgelse og prøvning – Identifikation og klassifikation af jord – Del 2: principper for klassifikation", 24 sider
Vandet i jorden viste sig i begyndelsen af det 20. århundrede at være af stor vigtighed for forståelsen af jordens mekaniske egenskaber, som påvist af den østrigske ingeniør og geolog Karl von Terzaghi (1883-1963) i sin banebrydende lærebog fra 1925, Erdbaumechanik,Terzaghi, Karl (1925): Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer grundlage. F. Deuticke, Leipzig - Wien, 399 sider hvor han blandt andet indfører begrebet effektive spændinger. Terzaghi, som betragtes som grundlæggeren af den moderne geoteknik, bidrog også med vigtige opdagelser inden for beregning af fundamenters bæreevne, og han udviklede teorien bag sammentrykning eller konsolidering af lerlag. Indtil da havde man troet, at lerlag var helt impermeable, helt uigennemtrængelige for vand, men Terzaghis arbejde viste, at lers konsolidering netop er et resultat af en meget langsom udpresning af vand fra lerets mikroskopiske porer. Sammen med kollegaen Ralph Peck (1912-2008) skrev han i 1948 en meget benyttet lærebog i jordmekanik og geoteknik.Karl Terzaghi og Ralph B. Peck (1948): Soil Mechanics in Engineering Practice. Wiley, 729 sider. (2. udgave 1967, 3. udgave med Gholamreza Mesri som medforfatter 1996)
I 1958 kombinerede Roscoe, Schofield og Wroth teorierne om jords volumenændring og konsolidering, når den udsættes for forskydningsspændinger, i en plasticitetsteori, som benytter sig af såkaldt critical state jordmekanik.Roscoe, K. H.; Schofield, A. N.; Wroth, C. P. (1958): "On the Yielding of Soils", Geotechnique 8: 22–53
Siden 1930'erne har man udført skalaforsøg til bestemmelse af jords styrke- og deformationsegenskaber vha. centrifuger, som gør det muligt at arbejde med en kunstig høj værdi for Jordens tyngdeacceleration, sådan at ellers langvarige forsøg kan udføres på kort tid.