De verschillende bodemlagen kunnen worden onderscheiden op grond van sonderingen of boringen met boorbeschrijving en eventuele classificatieproeven op monsters uit boringen. Ook ander in situ onderzoek kan soms zinvol zijn. Boringen zonder bemonstering, zoals spoelboringen, waarbij de grond uit verschillende lagen gemengd wordt voordat hij boven komt, zijn minder geschikt. Vaak verdient het de aanbeveling voorafgaande aan het boren eerst te sonderen, om de exacte diepte van de gewenste grondmonsters te kunnen vaststellen.
Doordat de eigenschappen van de grond in ruimtelijk opzicht spreidingen vertonen, kan theoretisch op ieder onderzocht punt een afwijkende bodemgesteldheid worden aangetroffen. Op basis van het grondonderzoek wordt een schematisatie van de bodemopbouw gemaakt, waarbij men zich bewust moet zijn dat lokale afwijkingen mogelijk blijven. Daarbij gaat het in de eerste plaats om de laagopbouw, zoals aan te duiden met de diepteligging van relevante laagscheidingen, en de eigenschappen van de diverse lagen.
In de tweede plaats gaat het om de horizontale uitgestrektheid van kritieke lagen, zoals lagen losgepakt zand of lagen slappe klei. Meestal volstaat het om een inschatting van de horizontale uitgestrektheid te maken op basis van geologisch inzicht. Omgekeerd kan op basis van geologisch inzicht een inschatting worden gemaakt van de te verwachten variabiliteit van de ondergrond en daarmee van de gewenste dichtheid van het grondonderzoek. In kritieke gevallen dient de horizontale uitgestrektheid echter vastgesteld te worden door uitvoering van zeer veel sonderingen, bijvoorbeeld op een onderlinge afstand van 50 m. Nog intensiever onderzoek heeft meestal weinig zin, omdat een eventuele zettingsvloeiing bepaald wordt door de eigenschappen gemiddeld over een tamelijk groot oppervlak.
Sonderingen
Voor de bepaling van de bodemopbouw is met name de standaard (elektrische) druksondering (Cone Penetration Test, CPT) met meting van de kleef of mantelwrijving een belangrijk meetinstrument. Met het wrijvingsgetal kan onderscheid worden gemaakt tussen zand, klei en veen. Tevens kan op basis van de conusweerstand een inschatting gemaakt worden van de relatieve dichtheid van zand.
Extra informatie kan worden verkregen door gebruik van de piëzoconus. Daarmee wordt door continue meting van de waterspanningen eveneens een zeer nauwkeurig beeld verkregen van de bodemopbouw. Deze opbouw kan vooral bij dunne (stoor)lagen zoals silthoudende lagen en dunne kleilagen die aanwezig zijn in een zandige formatie, beter worden vastgesteld dan door middel van kleefmantelsonderingen alleen.
Als er grindhoudende lagen zijn, zoals in Limburg, of andere harde lagen zijn bijzondere maatregelen nodig om met een sondering op diepte te komen. Soms is het voldoende om de techniek van ‘spoelsonderingen’ toe te passen. In andere situaties kan het nodig zijn om eerst
een boring uit te voeren, door de harde laag heen, om vervolgens een sondering uit te voeren in de onderliggende, zachtere lagen. Een weinig gangbaar alternatief is het uitvoeren van een boring met SPT’s (Standard Penetration Tests) op verschillende diepten.
De sondeerwaarde is volgens talrijke onderzoekers duidelijk gecorreleerd aan de sterkteparameters van de grond. Voorwaarde voor het afleiden van die parameters uit de sondeerwaarde is dat de meting voldoende nauwkeurig geschiedt.
Met behulp van correlaties kan op basis van de conusweerstand ook een redelijke schatting worden gemaakt van de relatieve dichtheid van zand. In paragraaf5.1.3 wordt hierop verder ingegaan.
Berekeningen met SLIQ2D hebben laten zien, dat voor wat betreft het mechanisme verwekingsvloeiing de grootste bijdrage aan de kans op metastabiliteit van het gehele talud wordt geleverd door de onderste helft van het talud samen met het zand tot een diepte onder de teen van 0,5 maal de (reken)taludhoogte HR(fig. 5.1). Om deze reden wordt aanbevolen voor het bepalen van de verwekingsgevoeligheid sonderingen tot een diepte van 0,5 maal de (reken)taludhoogte onder de teen van het talud uit te voeren.
Naarmate de grond meer variatie vertoont en/of de opbouw eerder aanleiding geeft tot zettingsvloeiingen, bijvoorbeeld vanwege de losse pakking van het zand of de aanwezigheid van stoorlagen, is meer grondonderzoek en analyses nodig.
Over het algemeen wordt als minimum sondeerdichtheid aanbevolen 4 sonderingen per strekkende kilometer oever. Bij een sterk variërende ondergrond kan een dichtheid van 1 sondering per 50 m à 100 m nodig zijn. Zie verder Tabel 4.2.
Boringen
Boringen zijn ten opzichte van sonderingen duur. Hoofddoel van de boringen is het nemen van monsters, die nodig zijn voor het laboratoriumonderzoek. Daarnaast is de boorbeschrijving door de boormeester zeer nuttig voor identificatie van de verschillende grondlagen, dit in aanvulling op de informatie uit sonderingen. Niet alle boortechnieken zijn geschikt. Vooral indien grond sterk gelaagd is (hetgeen uit sonderingen is af te leiden) is het nuttig om op elke diepte monsters te steken die zo min mogelijk geroerd zijn om daaruit het karakter van de gelaagdheid te bepalen en om elk laagje in het laboratorium te kunnen classificeren. Nog beter zijn Begemannboringen en seismische boringen, waarmee één lang continu monster wordt verkregen.
Zandmonsters mogen enigszins geroerd zijn. Alleen in uitzonderlijke gevallen (zand opgesloten tussen kleilagen) is het mogelijk een tamelijk ongeroerd monster van zand te verkrijgen. Dus de in situ dichtheid is normaal niet middels monstername te bepalen.
De boring moet gaan tot een diepte gelijk aan die van de teen van het talud. Indien uit sonderingen blijkt dat onder de aangrenzende rivier- of zeebodem losgepakte lagen aanwezig zijn, kan het zinvol zijn de boringen ook tot 1,5 maal de taludhoogte door te zetten.
Het aantal boringen hangt direct samen met de aanwezige variabiliteit (o.a. de gelaagdheid) van de ondergrond. Gedacht kan worden aan minimaal 4 boringen per strekkende kilometer oever (zie Tabel 4.2).
Het aantal te nemen monsters hangt samen met het doel van de monsters en de aanwezige variabiliteit (o.a. de gelaagdheid) van de ondergrond. Over het algemeen is het voor een
zandige ondergrond gewenst na iedere laagscheiding en verder voor ieder diepte interval van 1 à 2 m een monster te nemen.
Elektrische dichtheidsmeting
Voor het bepalen van de relatieve dichtheid van het zand kan de elektrische dichtheidsmeting worden ingezet. Daarmee wordt de verhouding bepaald tussen de geleidbaarheid van de grond als geheel (korrels + poriewater) en de geleidbaarheid van het poriewater alleen. Die bepaling vereist twee metingen, ieder met een eigen sonde: één voor de geleidbaarheid van het water (watersonde) en één voor de geleidbaarheid van de grond (grondsonde). Verder is een ijking op grondmonsters in het laboratorium nodig om de relatie tussen het poriëngehalte van het zand en de verhouding tussen die geleidbaarheden te vinden. Ten slotte moeten ook de minimum en maximum dichtheden bepaald worden om de relatieve dichtheid te vinden als functie van het poriëngehalte.
Elektrische dichtheidsmetingen geven geen betrouwbare resultaten in zand met veel kleilaagjes of schelpresten. Hetzelfde geldt voor zand met sterk wisselend zoutgehalte. De diepte van de elektrische dichtheidmeting moet zodanig gekozen worden dat de losgepakte zandlagen er in voorkomen. Uit kostenoverwegingen worden elektrische dichtheidmetingen alleen uitgevoerd, wanneer een meer gedetailleerd inzicht wenselijk is in de aanwezigheid van losgepakt zand.
Als een elektrische dichtheidmeting wordt uitgevoerd, is het nodig ook een boring op een locatie binnen ongeveer 2 m afstand te maken, zodat er monsters voor de ijking van de dichtheidsmeting kunnen worden verzameld.
Geofysische metingen
Geofysische metingen kunnen dienen om over het gehele terrein van het project een globaal beeld van de bodemgesteldheid te verkrijgen [CUR 1996]. Bij verkenning van grote oppervlakten zijn deze methoden goed bruikbaar als voorverkenning van de bodem. Significante verschillen in geleidbaarheid (elektrisch of elektromagnetisch) c.q. overgangen in de bodemopbouw (reflectie/refractie van seismische golven) kunnen met redelijke nauwkeurigheid worden opgespoord, zodat kan worden aangegeven op welke plaatsen relatief omvangrijk grondonderzoek gewenst is. Echter In estuaria is het gebruik van Elektromagnetische methoden zeer beperkt door de storende werking van zout water. Ook Kabels en leidingen hebben zeer verstorende werking op de bruikbaarheid van deze technieken.
