Inleiding
Stromend grondwater (kwel) kan tot erosie van gronddeeltjes leiden, waardoor de mechanische en hydrologische eigenschappen van de grond gaan veranderen. Dit proces resulteert uiteindelijk in een reductie van grondstabiliteit met ernstige consequenties voor de veiligheid van het achter de waterkering liggende gebied.
De erosie van gronddeeltjes als gevolg van kwelstroming door de grond wordt interne erosie genoemd. Kwelstroming treedt vaak op in situaties waar water door een constructie (dam of dijk) wordt gekeerd. Volgens [Foster et al., 2000] kunnen meer dan de helft van alle faalgebeurtenissen sinds 1954 aan interne erosie worden toegeschreven.
Interne erosie komt voort uit een waterspanningsverschil in de grond en manifesteert zich in verschillende verschijningsvormen. Door meerdere auteurs [Fry et al., 2004; Fell et al., 2003; Perlzmaier en Haselsteiner, 2006] wordt een overzicht gegeven van de verschillende typen van interne erosie.
De auteurs onderscheiden de volgende mechanismen:
-
Heave: fluïdiseren van de grond als gevolg van verlies van effectieve spanningen;
-
Suffosie: alleen de fijnere fractie tussen de grovere fractie wordt weggespoeld en waarbij de grovere fractie, althans in eerste instantie, het korrelskelet in stand houdt;
-
Terugschrijdende erosie (Engels ‘backward erosion’): het korrelskelet wordt vanaf het begin door het wegspoelen van korrels verstoord; dit proces begint aan de benedenstroomse kant en zet zich voort in omgekeerde stromingsrichting. Hierdoor wordt een lege ruimte (kanaal, pipe) gevormd;
-
Voorwaarts schrijdende erosie (Engels: ‘forward erosion’): erosiefenomeen dat een lege ruimte vormt, beginnend aan de bovenstroomse kant en die zich in stromingsrichting uitbreidt;
-
Geconcentreerde lekerosie: de aanwezigheid van een scheur in de grond veroorzaakt een concentratie van stromingspaden wat leidt tot erosie van gronddeeltjes en uiteindelijk tot een verbreding van de scheur. Het kan ook zijn dat een spleet aanwezig is tussen een kunstwerk en de grond.
-
Ontbinding: te wijten aan thermische of chemische aantasting;
-
Contact erosie: erosie aan het grensvlak van twee grondsoorten waarbij het fijne materiaal van de een grondsoort zich in de grovere matrix van de andere grondsoort verplaatst als gevolg van een stroming parallel aan het grensvlak.
In de Engelstalige literatuur wordt verder onderscheid gemaakt tussen de termen ‘suffosion’ en ‘suffusion’:
- Suffosion is de migratie van fijn materiaal uit een grovere matrix, waarin het fijne materiaal een dragende functie heeft (spanningsafhankelijk proces, kritische gradiënten >1) [Kézdi, 1979];
- Suffusion is de migratie van fijn materiaal uit een grof korrelskelet, waarbij het grove korrelskelet zijn functie behoudt (niet spanningsafhankelijk proces, kritische gradiënten <1) [Kovács, 1981].
Kovács [Kovács,1981] maakt verder onderscheid tussen interne en externe suffosie (Engels: ‘internal / external suffusion’):
- Interne suffosie is de herverdeling van fijnere korrels binnen een laag, waarbij niet het vaste volume van de korrels verandert, maar alleen de locale doorlatendheid.
- Externe suffosie is uitspoelen van fijne korrels waarbij het volume van de vaste matrix vermindert, gepaard met een toename in doorlatendheid. De stabiliteit van het korrelskelet blijft hierdoor onaangetast.
Richards en Reddi [Richards & Reddi, 2007] maken voor het eerst het onderscheid tussen de beide fenomenen ‘suffusion’ en ‘suffosion’. Men is inmiddels internationaal overeengekomen deze definitie aan te houden.
