Samendrukbaarheid van grond - Sterkte van de waterkering

De toenemende stijfheid van grond bij samendrukking komt tot uitdrukking in de em­ piriscbe logaritmiscbe samendrukkingswet van Terzagbi:

Deze formule geeft de samendrukking llh van een samendrukbaar pakket met dikte h en gemiddelde grondspanning Po onder invloed van een spanningsverboging llp. In de formule is C de samendrukkingsconstante.

Dit verband tussen spanning en vervorming is tijdsonafhankelijk. Bij zand tredende vervormingen vrijwel onmiddellijk op bij bet aanbrengen van de belasting. De formule. van Terzagbi voldoet goed voor zand, maar minder bij klei en veen: Het samendruk­ kingsproces is bij met water verzadigde klei en veen tijdsafhankelijk: vanwege bet consolidatieproces kan de eindzakking eerst na langere tijd worden bereikt. Onder consolidatie wordt verstaan bet uitpersen van water uit de porien tussen bet kor­ relskelet van slecbt doorlatende, samendrukbare grond - zoals klei en veen - onder invloed van een belastingverboging.

Volumeverkleining van de grond is als gevolg van de zeer geringe samendrukbaarbeid van water en korrelmateriaal slecbts mogelijk door afvoer van porienwater. Een belas­ tingverboging manifesteert zicb onmiddellijk in een verboging van de waterspanning. Aan bet einde van bet consolidatieproces zijn de oorspronkelijke waterspanningen weer aanwezig, en wordt de belastingverboging gebeel gedragen door bet korrelskelet van de grond.

61

Een kenmerkende parameter voor het consolidatiepraces is de consolidatiecoefficient cv:

Hierin is:

k = doorlatendheidscoefficient van de grand [m/s]

mv = samendrukbaarheidscoefficient van het korrelskelet [m2/N]

n = poriengebalte van de grand [ -]

{J = compressibiliteit van het porienwater [m2/N]

]

Qw = volumieke massa van het porienwater [kg/m3

g = versnelling van de zwaartekracht [m/s2]

Bij volledig met water verzadigde grand wordt de factor nP in de consolidatiecoefficient vanwege zijn geringe bijdrage overigens meestal verwaarloosd (zie oak hoofdstuk 10). De eindzakking na afloop van het consolidatiepraces wordt bij benadering gegeven

door llh = h mv llp. Voor niet te grate spanningsverhogingen llp ten opzicbte van de

beersende spanning Po volgt de samendrukbaarbeidscoefficient mv bij benadering uit de samendrukkingswet van Terzagbi,volgens:

Om het verloop van bet consolidatieproces in de tijd te beschrijven wordt we! gebruik gemaakt van de dimensieloze tijdfactor Tvolgens:

voor eenzijdige afstraming van water uit een samendrukbaar pakket met dikte h.

figuur 8.3

Ter illustratie is infiguur 8.3 bet verband aangegeven tussen de tijdfactor Ten de zakking of samendrukking in percentages van de eindzakking h mv llp,zoals dat door Terzaghi werd gevonden.

62

De tijdsduur van he't consolidatiepraces wordt de hydradynamische periode te ge­ noemd. Theoretisch komt het consolidatiepraces nooit geheel tot stilstand. Daaram wordt als praktisch einde van de consolidatie wel een aanpassing van ca. 99% genomen. Dan geldt:

Vo9r de hydradynamische periode te volgt dan:

Bij tweezijdige afstraming geldt:

Uit deze formules blijkt duidelijk het grate effect van de laagdikte hen van de een- of tweezijdige afstraming op de tijdsduur van het consolidatiepraces.

Na het praktische einde van het consolidatiepraces gaat de samendrukking meestal nog door. Dit komt doordat de grand - speciaal klei en veen - een soort kruipgedrag ver­ toont, dat wil zeggen een doorgaande vervorming bij gelijkblijvende belasting.

Dit wordt het secundair of ook wel seculair effect genoemd. Het gedrag van grand bij samendrukking kan, rekening houdend met dit secundair effect, beschreven worden met de empirische gecombineerde zettingsformule van Terzaghi en Buisman-Koppe­ jan:

wa rin:

CP = primaire samendrukkingsconstante [ -]

Cs = secundaire samendrukkingsconstante [ -]

to = 1 etmaal = 86400 s

t = tijdsduur na het aanbrengen van de belasting verhoging !::..p [s]

Deze formule voor een-dimensionale samendrukking wordt algemeen ook toegepast in twee- en drie-dimensionale situaties.

De vertraging in de primaire samendrukking als gevolg van het consolidatiepraces is niet in de formule opgenomen. De formule geeft dus een beeld van het samendruk­ kingsverloop met de tijd na de hydradynamische periode. lndien gewenst kan het ver­ loop tijdens de hydradynamische periode worden bepaald met een consolidatiebereke­ ning (zie ook par. 10.2.1 en 10.2.2).