Ontwerpcase macrostabiliteit binnenwaarts - Voorbeeld:opzet grondonderzoek en schematiseringen voor macrostabiliteit

Stap 4: Bepaling schematiseringfactor

Om de onzekerheden in het schematiseringsproces te verdisconteren dient de benodigde schematiseringfactor γb;reqte worden bepaald (deze kan dus afwijken van de gekozen schematiseringfactor γb). Hiertoe worden de onzekerheden in de schematisering geïnventariseerd, welke kunnen worden bepaald met een gevoelig- heidsanalyse. Als hoofdcategorieën van de onzekerheid kan worden gedacht aan:

• Bodemopbouw. Niveau van laagscheidingen en het al dan niet aanwezig zijn van bepaalde lagen;
• Water(over)spanningen. Hieronder valt ook de onzekerheid in consolidatiesnelheid;
• Geometrie;
• Overige. Bijvoorbeeld verkeersbelasting, of uitvoerings- en beheersaspecten die van invloed kunnen zijn op externe belastingen en/of waterspanningen.

Aan de hand van deze hoofdcategorieën zijn een aantal scenario’s opgesteld. Hierbij is zowel de invloed van het scenario op de stabiliteit, als de kans dat een bepaald scenario optreedt van belang. In dit geval worden vijf scenario’s onderscheiden.

Scenario 1:

In de schematisering van de waterspanningen is uitgegaan van een ‘gesloten’ bekleding,omdat structuurvorming over de gehele laag niet waarschijnlijk is. Scenario 1 gaat uit van een ‘open’ bekleding. De gradiënt van de freatische lijn is daarbij constant gehouden in de kern van de waterkering om de gevoeligheid van het uitgangspunt in kaart te brengen. Met deze modellering wordt tevens de invloed van extra infiltratie van regenwater tijdens extreme neerslag beoordeeld. De stabiliteitsfactor (niet opdrijfsituatie) neemt in dit geval af tot Fd= 1,34.

De kleibekleding op het buitentalud is gemiddeld 2 m dik en valt binnen TAW kleicategorie 2. Categorie 2 klei is over het algemeen minder onderhevig aan structuurvorming dan categorie 1 klei. Wordt daarnaast de grasbekleding goed onderhouden, dan is natuurlijke structuurvorming over de gehele laagdikte praktisch uitgesloten. De kans op dit scenario wordt ingeschat op 0,1%.

Scenario 2:

De dikte van de indringingslaag wordt voor het benedenrivierengebied doorgaans gelijk genomen aan 1 à 3 m. Scenario 2 gaat ervan uit dat de waterspanning in het eerste watervoerende pakket lineair afneemt over de gehele dikte van het slappe lagenpakket (ongeveer 3 m) tot de freatische waterspanning. Dit is vergelijkbaar met een schematisering in het bovenrivierengebied. Voor dit scenario wordt een stabiliteitsfactor (niet opdrijfsituatie) van Fd= 1,39 berekend.

De buitenwaterstand is in het benedenrivierengebied afhankelijk van de rivierafvoer in combinatie met de waterstand op zee. De invloed van de zee is in vergelijking tot andere gebieden in het benedenrivierengebied relatief klein. Daarom wordt er uit- gegaan van een kans op voorkomen van 10%.

Scenario 3:

Het maaiveld varieerde tijdens het grondonderzoek tussen NAP +0,5 m en NAP +1,5 m. In dit geval wordt, ten opzichte van de basisschematisering, bij een maaiveld op NAP +0,5 m respectievelijk NAP +1,5 m een hogere respectievelijk lagere stabiliteits- factor gevonden. Derhalve is alleen het scenario waarbij het maaiveld op NAP +1,5 m ligt een ongunstige afwijking. De bijbehorende stabiliteitsfactor is Fd= 1,37.

Een afwijking van het maaiveld van een halve meter ten opzicht van de aanname in de basis schematisering wordt in dit geval zeer onwaarschijnlijk geacht. De kans op dit scenario wordt ingeschat op 1%.

Scenario 4:

In scenario 4 wordt de veenlaag 0,3 m dikker verondersteld. Aangenomen is dat de indringingslaag met dezelfde dikte toeneemt. De dikte van de veenlaag is gemeten met behulp van 65 sonderingen en 18 boringen. Ter plaatse van de onderzoeks- locaties was de veenlaag altijd dunner dan 1,0 m. Aangezien het praktisch uitge- sloten is dat de veenlaag 1,3 m dik is, wordt de kans op dit scenario ingeschat op 0,1%.De berekende stabiliteitsfactor bij dit scenario is Fd= 1,36.

Scenario 5:

In het ontwerp is in de uitgangssituatie een consolidatiegraad van 85 % aangehou- den, welke bepaald is op basis van zettingsberekeningen. Indien de consolidatie- graad afwijkt heeft dit invloed op de stabiliteit. Zo zullen bij een lagere consolidatie- graad de effectieve spanningen lager zijn, maar ook zullen de samendrukbare (en vaak minder sterke) lagen dikker zijn dan aangenomen. In dit scenario is in de uit- gangssituatie uitgegaan van een consolidatiegraad van 70 %. Het effect hiervan op de vervormde geometrie en water(over)spanningen is in dit scenario beschouwd. De bijbehorende stabiliteitsfactor bedraagt Fd= 1,35.

Gedurende de uitvoering worden de zettingen en waterspanningen gemonitord met behulp van zakbaken en waterspanningsmeters. Indien het zettingsproces langzamer verloopt dan voorspeld, dan kan gewacht worden met het verlagen van de waterkering. De interpretatie van zakbaken en waterspanningsmeters is echter vaak niet eenduidig en omgeven met onzekerheden, met name wanneer de consolidatieperiode nog niet verstreken is. Daarom wordt de kans op dit scenario ingeschat op 10%.

Merk op dat dit scenario direct samenhangt met de parameterkeuze van de conso- lidatiecoëfficiënt, welke strikt genomen in rekening zou moeten worden gebracht met behulp het stelsel van partiële materiaalfactoren en het hanteren van lage- dan wel hoge karakteristieke waarden voor de grondparameters. Voor de consolidatie- coëfficiënt is echter geen materiaalfactor afgeleid, wat de reden is dat de onzeker- heid in deze parameter bij het bepalen van de schematiseringfactor wordt onder- gebracht.

In tabel 5.8 is een samenvatting van de bepaling van de schematiseringfactor weergegeven.Hierbij is in dit geval gebruik gemaakt van de eenvoudige methode, waarbij tabel 3.2 is gebruikt. NB de scenario’s zijn in deze tabel gehergroepeerd naar klassen ΔFd die in tabel 3.2 worden onderscheiden. Hieruit volgt dat de benodigde schematiseringfactor γb = 1,14 bedraagt.

Opmerkingen bij de tabel

P = Kans op een scenario Fd= Stabiliteitsfactor

ΔFd = Verschil in stabiliteitsfactor tusseneen scenario en de basisschematisering

γb = Schematiseringfactor

De benodigde schematiseringfactor γb, req = 1,14 is in dit geval veel kleiner dan de gekozen schematiseringfactor γb= 1,30. Dit betekent dat de gekozen schematise- ringfactorin elk geval groot genoeg is om de onzekere (en ongunstige) afwijkingen van de basisschematisering ruim voldoende af te dekken.

Stap 5: Nut optimalisatie ontwerp

De benodigde schematiseringfactor is significant kleiner dan de gekozen schema- tiseringfactor. Aangezien er, naast de stabiliteit, geen andere overwegingen voor de vormgeving van de dijk zijn, ligt een optimalisatie van het ontwerp voor de hand.

Op basis van tabel 5.8 lijkt een optimalisatie van de geometrie van de dijk op het eerste gezicht geen significante invloed op de benodigde schematiseringfactor te hebben. Daarom kan bij het herziene ontwerp een schematiseringfactor die (bijna) gelijk is aan de benodigde schematiseringfactor worden gekozen. Dit dient vervol-gens wel gecontroleerd te worden. Deze iteratie (opnieuw doorlopen stap 3, 4 en 5) wordt in deze casebeschijving verder niet behandeld.