-
-
In de Leidraad I (paragraaf I 1.5) is uiteengezet onder welke omstandigheden zandmeevoerende wellen kunnen ontstaan. Het fenomeen wordt ook vaak met piping aangeduid, omdat iedere zand meevoerende wel het beneden stroomse einde is van een pipe . In die Leidraad worden enerzijds voorlopi ge voorwaarden genoemd van het uittreeverhang dat kritiek is voor grond breuk en daarmee voor het begin van piping. Het optredende uittreever hang kan berekend warden met een grondwaterstromingsprogramma. Anderzijds wordt in de Leidraad de ontwerpmethode volgens de methode Bligh en de methode Lane aanbevolen voor de gevallen waarbij het optreden de uittreeverhang grater is dan het kritieke. Bij die methode wordt het maxi mum verval over de dijk gelijk ges_teld aan het produkt van de de kwelweg
lengte en een coefficient die alleen een funktie is van de fijnheid van het zand 31
van de watervoerende laag onder de dijk.
Uit onderzoek is gebleken dat niet alleen de kwelweglengte en de doorla tendheid van het zand van belang zijn, maar ook de dikte van het watervoe rende pakket: hoe dunner, des te kleiner is het risico van piping [de Wit 1984). Bovendien is door modelonderzoek aangetoond dat het bestaan van zandmeevoerende wellen op zich nog niet tot falen van de dijk behoeft te lei den [Sellmeyer 1988]: Bij een bepaalde buitenwaterstand begint een wel aan het eind van een heel korte pipe . Bij iets hogere waterstanden ontstaat een nieuw evenwicht waarbij een iets langere pipe hoort. Pas bij een veel hogere waterstand blijft de pipelengte groeien en is geen evenwicht meer mogelijk. Uit hetzelfde onderzoek is verder gebleken dat de pipinggevoeligheid van nog meer parameters afhangt dan de reeds genoemde korreldiameter en dikte
van het zandvoerende pakket. Ondermeer de uniformiteit van het zand is van belang.
Een en ander heeft geresulteerd in een nieuwe richtlijn voor controle op het mechanisme piping bij rivierdijken (bijlage 2, hoofdstuk 2.G) ter vervanging van de in paragraaf I 1.5.1 van de Leidraad I genoemde aanbevolen methode van Bligh en Lane. De in diezelfde paragraaf genoemde voorlopige voor waarden voor kritiek verhang kunnen in het vervolg wel gebruikt warden als criteria voor het optreden van grondbreuk, maar niet meer als harde voorwaarden (zie ook paragraaf 3.3). De kern van de nieuwe richtlijn wordt gevormd door een formule voor het maximale stabiele verval over de dijk. Belangrijke variabelen in die formule zijn:
-
de kwelweg lengte
-
de dikte van de zandlaag waarin piping kan optreden
-
de doorlatendheid van het zand van die laag
-
de representatieve afmeting van de grootste korrels
-
de lengte van het verticale gedeelte van de kwelweg aan de binnenzijde van de dijk, gevormd door de dikte van de eventuele afdekkende klei- of veenlaag (die op kan barsten) en/of een kwelscherm.
Het rekenmodel volgens Sellmeijer is geldig voor een ge idealiseerde geome trie en parameters van de watervoerende zandlaag, dat wil zeggen een laag met homogene doorlatendheidseigenschappen en een constante dikte die zich uitstrekt tot ver voorbij het uittreepunt. In werkelijkheid komen echter vaak afwijkende geometrieen voor, terwijl de zandafzettingen allerminst homogeen zijn. Het model is echter toch toepasbaar mits de doorlaatbaar heid van de zandlaag in het model gelijk genomen wordt aan die van het pak ket in werkelijkheid. Onder de doorlaatbaarheid wordt het quotient van debiet en verval verstaan.
De doorlaatbaarheid kan enerzijds bepaald warden door het verloop van de laagdikte van elke watervoerende laag vast te stellen en door van een groat aantal zandmonsters de doorlatendheid te bepalen met behulp van laboratorium proeven. Dat laatste kan gedaan warden met doorlatendheids tests, maar ook met formules op basis van de fractieanalyse en het pori e
32halte.
De doorlaatbaarheid van het hele pakket kan anderzijds bepaald warden met in situ methoden. Gezien de variatie in de aard van de afzettingsproces sen en bijgevolg in de afmetingen van de deeltjes die de doorlatendheid van de ondergrond bepalen is het aan te bevelen ook daarvan zo mogelijk gebruik te maken. De meest voor de hand liggende in situ methode is die gebaseerd op peilbuiswaarnemingen, zoals besproken in paragraaf 2.2.2. Die methode wordt vooral gebruikt indien de rivierstand en de responsie metin gen een substantiele tijdsafhankelijke (niet-stationaire) component bevatten. Door deze metingen te vergelijken met berekeningen kan echter ook veel warden geleerd van de doorlaatbaarheid onder stationaire omstandigheden. Er is echter wel een behoorlijk verval over de kering nodig om voldoende betrouwbare metingen te krijgen.
Peilbuiswaarnemingen kunnen in principe ook gebruikt warden voor een schatting van de plaats van het intreepunt ofwel de effectieve lengte van het
voorland, en daarmee de kwelweg lengte. Ook dat is echter alleen mogelijk, indien tijdens de meting een substantieel verval over de waterkering aanwe zig is.
Overigens moet bij de bepaling van de lengte van het voorland nagegaan
worden of gewaarborgd is dat de bestaande situatie in de toekomst niet in ongunstige zin gewijzigd wordt. Er moeten dus beheersmaatregelen worden genomen met betrekking tot bijvoorbeeld baggeren in de rivier of afgraven van de buitendijkse deklaag.
Meer informatie over pipinganalyse is te vinden in bijlage 2, hoofdstuk 2.G.
