Sterkte- en stijfheidseigenschappen van grond - Sterkte van de waterkering

De sterkte- en stijfheidseigenschappen van grond kunnen, evenals bij materialen als staal, beton en kunststoffen, worden afgeleid uit het verband tussen optredende nor­maal- en schuifspanningen en vervormingen zoals volumeveranderingen en hoek­veranderingen.

De sterkte van grond wordt bepaald door de spanningen die de grond maximaal kan op­ nemen of overdragen, zonder progressief toenemende vervorming. De stijfheid van grond geeft de mate aan waarin grond zich verzet tegen vervormingen onder invloed van spanningen.

Het spannings-vervormingsgedrag van grond is niet-lineair, niet-elastisch en tijdsaf­hankelijk. Het wordt globaal gekenmerkt door de volgende eigenschappen, die terug te voeren zijn op het systeem van korrels, water en lucht waaruit grond bestaat:

• trekspanningen kunnen niet worden opgenomen of overgedragen;

• bij alzijdige samendrukking nemen stijfheid en sterkte van de grond steeds meer toe;

• bij hoekveranderingen in de grond neemt de stijfheid af; uiteindelijk leidt dit bij een bepaalde verhouding van de schuifspanningen ten opzichte van de normaalspannin­ gen tot bezwijken;

• in grond treedt vaak dilatantie op, dat wil zeggen dat schuifvervormingen - de hoekveranderingen - dikwijls gepaard gaan met volumeveranderingen: los gepakt zand wordt onder invloed van schuifspanningen vaster, vast gepakt zand wordt losser;

• vervormingen van grond zijn vaak tijdsafhankelijk. Met name klei en veen vertonen kruipverschijnselen: het seculaire of secundaire effect. Dikwijls is het in de grond aanwezige water oorzaak van tijdsafhankelijk gedrag: water verzet zich tegen volu­meverandering. Samendrukking van de grond is dan slechts mogelijk als er tegelij­kertijd ook water uit de porien van de grond wordt geperst, wat tijd kost. Dit wordt consolidatie genoemd;

• het gedrag van grond is irreversibel: bij belasten, ontlasten en herbelasten treden telkens blijvende deformaties op als gevolg van wijzigingen in de korrelstapeling. Bij herbelasting reageert de grond stijver dan bij de eerste belasting.

  Bij het dijkontwerp komen deze eigenschappen, al of niet in combinatie, tot uitdruk­king in de schuifsterkte en de samendrukbaarheid van de grond.

  Hierop wordt in de volgende paragrafen globaal ingegaan. Voor meer informatie en een nadere toelichting op gebruikte begrippen wordt verwezen naar de vakliteratuur. Een goed toegankelijke, meer fundamentele benadering geeft lit. 33.