Materiaaltransport vanuit de ondergrond naar de granulaire laag - Faalmechanismen steenzetting

De golfbeweging veroorzaakt een stroming in de granulaire laag, evenwijdig aan het talud, zowel naar boven als naar beneden. Langs het grensvlak met de ondergrond kan deze stroming erosie van klei- of zanddeeltjes veroorzaken. Dit is weergegeven in Figuur 14-11.

Figuur 14-11: Uitspoeling van materiaal uit de onderlaag

Overigens zal dit proces meestal niet direct leiden tot falen van de bekleding, maar eerst verzwakking veroorzaken. Er kunnen holle ruimten ontstaan onder de bekleding. Hierdoor kan de bekleding haar verband kwijtraken en plaatselijk verzakken, waardoor de sterkte afneemt. Bovendien kan de opwaartse druk toenemen doordat de doorlatendheid van de onderlaag toeneemt. De aanwezigheid van een filterlaag (granulair, geokunststof of vlijlaag) is bedoeld om dit mechanisme te voorkomen. Het bezwijkmechanisme is weergegeven in Figuur 14-12.

Figuur 14-12: Schadeverloop bij mechanisme materiaaltransport vanuit de ondergrond

Bij materiaaltransport vanuit de ondergrond zijn de parameters van belang die de weerstand tegen uitspoeling en de opwaartse kracht op de gronddeeltjes bepalen (zie Figuur 14-13).

Figuur 14-13: Parameters materiaaltransport vanuit ondergrond

1. Grootte van de openingen in het filtermateriaal: hoe groter hoe ongunstiger. Bij een filter van geokunststof worden de openingsafmetingen beschreven door de karakteristieke openingsgrootte O90, en afhankelijk van de rekenmethode spelen ook de doorlatendheid en de dikte Tgeen rol. Bij een granulair filter zijn de afmetingen van de fijne fractie representatief voor de openingsgrootte; hiervoor wordt de karakteristieke korreldiameter Df15gebruikt. Afhankelijk van de rekenmethode is ook de porositeit n van de granulaire laag van belang.

2. Korrelgrootte van het basismateriaal: hoe groter hoe gunstiger. In de rekenregels worden hiervoor de karakteristieke korrelafmetingen D50en D90 gebruikt. Bij een onderlaag van klei gaat het hierbij niet om de afzonderlijke kleideeltjes maar om de kleiklontjes; een aandachtspunt daarbij is, dat kleiklontjes uit elkaar vallen bij de overgang van zoet naar zout water.

3. Golfhoogte Hs: een grotere golfhoogte leidt tot een grotere waarde van het verhang i, dus een grotere belasting.

4. Het gemak waarmee het water door de toplaag kan stromen, gelijk aan het quotiënt van de waterdoorlatendheid van de toplaag en de toplaagdikte (k’/D): hoe groter deze verhouding, hoe makkelijker het water door de toplaag kan ontsnappen, dus hoe kleiner het verhang is dat in de granulaire laag kan ontstaan. Een grotere waarde is dus gunstig (net als bij het bezwijkmechanisme toplaaginstabiliteit is feitelijk de leklengte van belang: de verhouding tussen het gemak waarmee het water door de granulaire laag en door de toplaag stroomt, bepaald door de waterdoorlatendheid en de dikte van de toplaag en de granulaire laag, zie ook punt 5).

5. Het gemak waarmee het water door de granulaire laag kan stromen, gelijk aan het product van de waterdoorlatendheid en de laagdikte van de granulaire laag: deze parameter wordt ook wel de transmissiviteit genoemd. Een grotere waarde leidt tot een groter verhang en is dus ongunstig.

6. Taludhelling cot : een steilere helling leidt tot een groter verhang en is dus ongunstig.

N.B.

In de verdere tekst wordt dit bezwijkmechanisme aangeduid als materiaaltransport vanuit de ondergrond.