Geavanceerde toets: bewezen sterkte analyse in de faalkans - Handreiking beoordeling Zettingsvloeiing

Geavanceerde toets: Bewezen sterkte analyse in de faalkans

De kans op een vloeiing bij een bestaand talud waarvan de geometrie al jaren onveranderd is en waarbij bovenbelasting en (grond)waterstanden in de toekomst, naar verwachting, niet meer zullen variëren dan ze in het verleden hebben gedaan, is zeer klein. Een vloeiing kan daar alleen optreden als het talud bijna metastabiel is. Het kan dan optreden op het moment dat er een belasting optreedt die toch iets zwaarder is dan in het verleden is opgetreden. Daarbij moet men denken aan een aardbeving of een onverwacht sterke en snelle waterstandsverlaging.

Indien in dergelijke gevallen de faalkans die men vindt op basis van ervaringsstatistiek zoals omschreven voor de gedetailleerde toets nog te groot is zal tot een geavanceerde toets moeten worden overgegaan waarbij een bewezen sterkte component kan worden meegenomen.

De bewezen sterkte kan men in rekening brengen uitgaande van de voorspelde kans op basis van rekenmodellen (bijvoorbeeld SLIQ2D in combinatie met een model voor instabiliteit van het gehele talud). Dat gaat in grote lijnen als volgt:

• Beschouw het grondgedrag als de sterkte en de geometrie, met het eventuele gewicht van bovenbelasting, de effecten van grondwaterstroming en het effect van aardbevingen, als de belasting. Dan geldt dat praktisch alle onzekerheid (grondeigenschappen, spanningen, rekenmodel) in de sterkte zit.

• Kies tan_aR, dat is de tangens van de rekentaludhelling, als parameter om belasting en sterkte in uit te drukken. Men kan ook kiezen voor een andere parameter zoals de rekentaludhoogte H_R de waarde van (I_D- I_D1), waarbij I_D=R_e relatieve dichtheid is en I_D1 de relatieve dichtheid waarbij juist een bepaalde contractie optreedt, waardoor I_D1als maat voor de verwekingsgevoeligheid kan gelden. Maar in het hier volgende wordt steeds uitgegaan van het gebruik van tan_aR.

Definieer de kritieke waarde van tan_aR, dus de waarde waarbij in deze grond een vloeiing zal optreden, als sterkte R_a de werkelijke waarde van tan_aR als belasting S_a. De “kans op vloeiing” is dan gelijk aan de kans dat (R_a- S_a) < 0. Zie ook Figuur 6.3.

• Bereken de kansverdeling van R_a(basis) met het rekenmodel op basis van de kansverdelingen van alle invoerparameters. Verwerk daarbij alle onzekerheden betreffende het grondgedrag in de kansverdeling van R_a(basis). Daartoe moet men kwantificeren welke verandering in bijvoorbeeld relatieve dichtheid hetzelfde effect heeft als een verandering in tan_aR. Dat kan het beste gebeuren door het maken van een flink aantal berekeningen met het rekenmodel voor de specifieke situatie.

• Bepaal de huidige of maximaal in het verleden opgetreden belasting S_a(0) en de maximale in de toekomst te verwachten belasting S_a(toekomst). Om die grootheden te bepalen moeten de effecten van aardbevingsversnelling, bovenbelasting en (grond)waterstanden vertaald worden in equivalente versteilingen van het talud.

Vergelijk de kansverdeling van R_a(basis) met S_a(0) en met S_a(toekomst). Zie het bovenste deel van Figuur 6.3.

De kans op vloeiing die daaruit volgt voor het verleden, P{R_a- S_a(0)<0}, is echter incorrect, omdat het talud bewezen heeft stabiel te zijn. Wijzig daarom R_a(basis) in R_a(bewezen) zoals geschetst met een stippellijn in het onderste deel van Figuur 6.3.

Bereken opnieuw P{R_a(bewezen) - S_a(toekomst) < 0}. Bij kleine waarde van [S_a(toekomst) - S(0)] zal die significant kleiner zijn dan P{ R_a(basis) - S_a(toekomst) < 0}. Vergelijk het horizontaal gearceerde vlakje in het onderste deel met het verticaal gearceerde (getrokken + onderbroken) in het bovenste deel.