Bezwijken toplaag door toplaaginstabiliteit - Faalmechanismen steenzetting

De toplaagelementen moeten in verband blijven om te voorkomen dat er erosie van het buitentalud optreedt. Als dit verband wordt verbroken, is er sprake van bezwijken. Dat betekent niet dat daarmee meteen alle toplaagelementen verdwenen. En onder de toplaag zijn vaak nog een filterlaag en een onderlaag van klei aanwezig die enige weerstand bieden aan de golfaanval. Oftewel na het bezwijken van de toplaag heeft de bekleding nog enige reststerkte, de bekleding faalt nog niet meteen.

Het bezwijken van de toplaag verloopt als volgt. Door hydraulische belasting ontstaat onder de toplaagelementen een opwaartse waterdruk. Als deze opwaartse waterdruk groter is dan de neerwaartse waterdruk is er sprake van een opwaartse kracht op het toplaagelement. In bepaalde omstandigheden is deze opwaartse kracht groter dan het elementgewicht plus de onderlinge wrijving en/of klemming; in die omstandigheden worden de elementen uit de bekleding geduwd (zie figuur 14-1). Dit kan zich voordoen bij individuele elementen, maar meestal betreft het een veld van elementen met een oppervlakte tot enkele vierkante meters. Dit bezwijkmechanisme heet voluit stabiliteitsverlies van toplaagelementen, maar wordt meestal toplaaginstabiliteit genoemd.

Figuur 14-1: Krachten op een toplaagelement die van belang zijn voor toplaaginstabiliteit

Het mechanisme toplaaginstabiliteit kan worden onderverdeeld in vier deelmechanismen:

• Belasting door golven, situatie bij maximale golfterugtrekking maatgevend (§14.3.1);
• Belasting door golven, situatie bij golfklap maatgevend (§14.3.2);
• Belasting door langsstroming (§14.3.3);
• Belasting door golfoploop (§14.3.4);

Apart wordt aandacht besteed aan toplaaginstabiliteit bij een steenzettingen op een berm (§14.3.5).