Grondparameters - Parameters

Grondparameters

Benodigde gegevens

Voor de stabiliteitsberekening wordt gebruik gemaakt van een lineair elastisch-ideaal plastisch Mohr-Coulomb model om het gedrag van de grond te beschrijven. Hierbij wordt voor de eindige-elementenberekening (en deels ook voor de klassieke bereke- ningen) gebruik gemaakt van de volgende grondeigenschappen:

In het genoemde gedragsmodel zijn de grondeigenschappen constant en onafhankelijk van de effectieve spanning. Dit houdt in dat de grondeigenschappen bij voorkeur bepaald dienen te worden bij een effectief spanningsniveau dat zo goed mogelijk overeenkomt met de werkelijke situatie.

De volumieke gewichten in droge en natte toestand kunnen worden bepaald aan de hand van een ongeroerd monster.

De cohesie en de hoek van inwendige wrijving kunnen worden bepaald met een triaxiaalproef, uitgevoerd op een ongeroerd monster. De spanningsonafhankelijke (= constante) waarde voor de effectieve cohesie en de effectieve hoek van inwendige wrijving dienen bij voorkeur vastgesteld te worden voor het werkelijk optredend spanningsniveau.

Als waarde voor de dilatantiehoek kan 0° worden aangehouden voor alle cohesieve grondsoorten. Voor zand kan voor de dilatantiehoek van de desbetreffende zandlaag een waarde gelijk aan de effectieve hoek van inwendige wrijving minus 30°, met een minimum van 0° worden aangehouden.

Doorgaans wordt ook voor zand een dilatantiehoek van 0° aangehouden. Indien CD- triaxiaalproeven op zand voorhanden zijn kan uit de resultaten van deze proeven de dilatantiehoek worden afgeleid.

Voor de horizontale spanningsindex wordt aangehouden: K0= 1 - sin φ’ waarbij K0 dient te worden bepaald op basis van de gemiddelde waarde van de wrijvingshoek.

Voor de dwarscontractiecoëfficiënt wordt aangehouden: ν= K0/(1 + K0). De waarde varieert voor grond tussen 0,25 en 0,33.

De elasticiteitsmodulus en de glijdingsmodulus kunnen op verschillende wijzen bepaald worden:

• Wanneer geen informatie beschikbaar is kan de elasticiteitsmodulus worden gehaald uit tabel 1 van NEN 6740 en tabel 3.8 uit het handboek “Damwandconstructies” [19].

• Wanneer een sondering beschikbaar is kan de elasticiteitsmodulus worden bepaald via correlatie uit de conusweerstand (zie onder andere [8]).

• Opmerkingen bepaling elasticiteitsmodulus (E) en glijdingsmodulus (G)

  Karakteristieke waarden

  Geotechnische grondbeschrijving

  Hoeveelheid grondonderzoek

  Wanneer samendrukkingsproeven, simple shearproeven of triaxiaalproeven beschikbaar zijn: kies de waarde die bepaald is bij het spanningsniveau en spanningstoestand en rekken, zoals die in delen van het grondmassief rond de kistdam of diepwand voorkomen.

  Indien de elasticiteitsmodulus of de glijdingsmodulus bekend is, kan de ander bepaald worden volgens G = E/(2*(1 + ν)).

  In tabel 1 uit NEN 6740 worden per grondsoort en volumegewicht in natuurlijke toestand (γnat) waarden voor de elasticiteitsmodulus gegeven die genormeerd zijn op een isotrope effectieve normaalspanning van 100 kPa. De elasticiteitsmodulus die ingevoerd wordt in de eindige-elementenberekening wordt bepaald bij het gemiddelde van de oorspronkelijke en de uiteindelijke effectieve normaalspanning.

  De correlatie tussen conusweerstand en elasticiteitsmodulus staat beschreven in [18], appendix A3.3.

  De elasticiteitsmodulus die afgeleid kan worden uit samendrukkingsproeven heeft voornamelijk betrekking op het plastisch gedrag van de grond in tegenstelling tot het in de rekenmethode gehanteerde model. Met elasticiteitsmoduli die aldus bepaald worden dient de grootste voorzichtigheid in acht te worden genomen.

  Voor de klassieke en deterministische berekeningen worden de rekenwaarden van de pa- rameters gebruikt. De rekenwaarden voor sterkteparameters c’ en φ’ kunnen worden be- paald door uit een proevenverzameling de karakteristieke waarden te delen door de bijbehorende materiaalfactor γm volgens fd= fkar / γm. Voor de bepaling van de karakte- ristieke waarden worden in Leidraad Rivierdijken deel 1 en deel 2 verschillende methoden gegeven.

  De methode die in Leidraad 2 beschreven staat is een meer nauwkeurige wijze van parameterbepaling daar de karakteristieke gemiddelde schuifsterkte lokaal over een glijvlak wordt berekend door middel van een spreidingsreductiefactor (die uitmiddeling van spreiding langs een vlak representeert). Derhalve wordt aanbevolen de in Leidraad Rivierdijken (deel 2) [49] geschetste werkwijze te volgen.

  Materiaalfactoren, specifiek voor kistdammen en diepwanden zijn gegeven in hoofdstuk 4 van dit rapport.

  Het doel van geotechnische grondbeschrijving is het tweedimensionaal weergeven van de ondergrond in een tweedimensionaal beeld langs een lijn.

  De vervaardiging van een geotechnisch profiel bestaat uit vier fasen. Fase één bestaat uit een inventarisatie van de geologische gegevens van het gebied, waarvoor het profiel ver- vaardigd moet worden. Deze gegevens bestaan uit grondwaterkaarten, topografische, bodemkundige, historische en geologische kaarten (indien aanwezig) en literatuur over de geologie van het gebied.

  Fase twee bestaat uit het interpreteren van de aanwezige grondgegevens (bijvoorbeeld boringen, sonderingen en geofysische metingen). Elke meting wordt geïnterpreteerd naar lithologische laagindeling. Bij boringen geschiedt dit op basis van grondbeschrij- vingen, bij sonderingen op basis van conusweerstand, plaatselijke wrijving en wrijvings- getal. Geofysische metingen worden geïnterpreteerd op basis van de fysische eigen- schappen van de lithologie.

  Tijdens fase drie worden de verschillende lithologieën die uit de grondgegevens geïnterpreteerd zijn met elkaar verbonden. Dit gebeurt op basis van kennis van de geolo- gische geschiedenis en van de processen die op de lokatie gespeeld hebben. De geologische geschiedenis en de afgespeelde processen bepalen welke lagen erosief (discordant) of sedimentair (concordant) zijn. Aan elke laag, die op basis van de lithologie is onder- scheiden, wordt een relatieve ouderdom gegeven (stratigrafie). Deze ouderdomsbepaling gebeurt op basis van de geologische literatuur en enkele geologische stelregels.

  In fase vier worden de interpretaties van de afzonderlijke grondgegevens en het model van de ondergrond gecontroleerd en wordt het model uitgetekend.

  Het resultaat van geotechnische grondbeschrijving is een twee-dimensionaal getekend model van de ondergrond, waarin verschillende lithostratigrafische lagen zijn te herkennen met een vaste (van te voren vastgestelde) horizontale en verticale schaal.

  Over de hoeveelheid grondonderzoek die nodig is om een voldoende nauwkeurig geotechnisch profiel te vervaardigen, wordt zowel in de Leidraad Rivierdijken als in de NEN 6700 [35] slechts in globale zin uitspraak gedaan.

  In [37] wordt een eerste opzet gegeven van een richtlijn ‘optimaal grondonderzoek’ voor lijninfrastructuur, met name waterkeringen. Deze richtlijn beoogt de criteria en overwe- gingen aan te reiken die in een concreet project een rol spelen bij het vaststellen van het optimale grondonderzoek. Het optimale grondonderzoek wordt in dit verband gedefi- nieerd als het grondonderzoek dat gegeven de geldende randvoorwaarden en gestelde eisen, juist voldoende is om de (kosten)optimale ontwerpvariant te kunnen vaststellen. In de loop van een project is er sprake van steeds verder gaande detaillering van het ontwerp. In het algemeen is er daarmee ook steeds gedetailleerder informatie van de ondergrond benodigd om ontwerpvarianten te kunnen aanscherpen. Het optimale grondonderzoek kan daardoor per projectfase verschillen.

  De opzet en omvang van het ‘optimale grondonderzoek’ is daarmee afhankelijk van tal van factoren: de aan de te realiseren constructie gestelde betrouwbaarheidseis en overige randvoorwaarden en eisen, de projectfase en het in deze fase op te lossen optimalisatie- vraagstuk, de variabiliteit van de ondergrond, etc. Het is derhalve niet mogelijk om generieke regels te ontwikkelen voor de opzet en omvang van grondonderzoek.

  Wel is een methode gegeven, waarmee in een specifiek geval kan worden afgewogen of een bepaald grondonderzoek kan worden geaccepteerd dan wel moet worden uitgebreid. Deze methode is toegespitst op de basisopzet van het ondergrondmodel: een beschrij- ving van de ondergrond (inclusief het bestaande dijklichaam) in termen van de laagopbouw, bodemlaagtypen en van de systeemkenmerken met betrekking tot water(over)spanningen. Aan de hand van de basisopzet en een eerste globaal voor- ontwerp van de te realiseren constructie dient te worden bepaald welke mechanismen een rol kunnen spelen en waarvoor dus aanvullend detailonderzoek nodig kan zijn en/of welke mechanismen kunnen worden uitgesloten.

  Merk op dat het gebruik van geostatistiek alleen betrekking heeft op de continue stochastische variabelen, zoals variaties in laagdikten of laageigenschappen. Geostatistiek kan niet worden gebruikt voor het doen van uitspraken over de met het beschikbare onderzoek mogelijk niet onderkende afwijkingen in het ondergrondmodel (laagonder- brekingen, geulen etc.).

  Ter bepaling van de gedachten worden hier de resultaten van een verkennende studie aangehaald naar de nauwkeurigheid in de interpolatie van de positie van een laagscheiding tussen twee sonderingen.

  Stel dat de diepteligging van een bepaalde laagscheiding is vastgesteld in twee naburige sonderingen. De verwachte gemiddelde diepteligging van de laagscheiding tussen de sonderingen wordt door interpolatie gevonden. Indien de afstand tussen de sonderingen 200m bedraagt, kan worden berekend dat het 80% betrouwbaarheidsinterval van de geïnterpoleerde diepteligging in de orde is van 1,8m aan weerszijde van de verwachte gemiddelde ligging. Indien de afstand tussen de sonderingen 100m bedraagt, is het betrouwbaarheidsinterval in de orde van 0,6m rondom de gemiddelde ligging.

  De onzekerheid in de diepteligging van een bepaalde laagscheiding laat zich vertalen in een extra onzekerheid in de veiligheid van de constructie. Over de mate waarin de onzekerheid in de grondopbouw doorwerkt in de berekende veiligheid kan geen algemene uitspraak worden gedaan, omdat deze afhangt van onder andere de lokale situatie en de berekeningsmethode. In de Methode Bakker is deze onzekerheid wel verdisconteerd. Vereist is echter nu dat de standaardafwijking klein (ca. 10 à 20 %) is ten opzichte van de laagdikte.