Mogelijk verloop van het faaltraject na een afschuiving - Macrostabiliteit binnenwaarts

De locatie van het intredepunt (buitentalud, kruin of binnentalud) van een afschuiving is van groot belang voor het verdere verloop van het faaltraject van de dijk, nadat een afschuiving is opgetreden.

Schuifvlak door buitentalud

Zo zal een afschuiving van het binnentalud, waarbij het schuifvlak het buitentalud van de dijk snijdt resulteren in een verlaging van de kruin (zie Figuur 2.2). Als het restprofiel lager wordt dan de buitendijkse waterstand, treedt inundatie van het achterland op. De functie van de dijk, het keren van water, is aangetast. Het gat zal snel groter worden als gevolg van erosie door het stromende water.

Er treedt geen directe inundatie van het achterliggende land op als het restprofiel voldoende hoog blijft om water te keren. Wel kan het resterende dijkprofiel dusdanig klein zijn dat het in zijn geheel wordt weggedrukt door de waterdruk aan de buitenzijde van het dijklichaam. Door het stromende water zal het gat verder worden geërodeerd. Als het resterende dijklichaam voldoende groot is om niet weggedrukt te worden, kunnen als vervolgmechanismen oppervlakte erosie door overslag, micro-instabiliteit of een tweede afschuiving optreden. Bij overslag slaat water over de kruin van de dijk en erodeert zo het binnentalud van de dijk. Aangenomen wordt dat door de eerste afschuiving de erosiebestendigheid van het binnentalud sterk is verminderd. Hierdoor zal het erosieproces relatief snel kunnen plaatsvinden.

Dit geldt vooral voor een dijk met een zandkern; door een gebrek aan taludbekleding kunnen de cohesieloze zandkorrels gemakkelijk worden weggespoeld. Bij micro-instabiliteit wordt grond uitgespoeld door kwel uit het binnentalud. Ook hier geldt dat een dijk met een zandkern kwetsbaarder is dan een kleidijk. Het optreden van bovengenoemde vervolgmechanismen is in de praktijk niet waargenomen. De beschreven mechanismen in deze alinea zijn daarom theoretische aannamen.

Schuifvlak door kruin

Als het intredepunt van het schuifvlak in de kruin van de dijk ligt, dan blijft een deel van het dijklichaam intact: er is sprake van bezwijken van het dijklichaam zonder dat de waterkering faalt. Door eventuele vervolgmechanismen kan de dijk wel doorbreken (zie Figuur 2.3). Als vervolgmechanismen kunnen erosie door overslag, micro-instabiliteit en tweede, kleinere afschuivingen optreden. Bij overslag wordt het gehavende binnentalud van de dijk verder geërodeerd door water dat over de kruin van de dijk slaat. Het binnentalud kan ook worden geërodeerd door water dat door de dijk sijpelt en op het binnentalud aan het oppervlak komt. Hierbij kan grond uit het dijklichaam worden weggespoeld: micro-instabiliteit. En als laatste kunnen tweede, kleinere afschuivingen plaatsvinden. Het restprofiel dat ontstaat na het optreden van de eerste afschuiving is niet zondermeer stabiel te noemen. Bij het intredepunt is een steil talud ontstaan dat langs een recht of een gebogen schuifvlak voor een tweede keer kan afschuiven. Als bij de tweede afschuiving de kruin dusdanig wordt verlaagd dat de buitenwaterstand hoger ligt, dan zal het achterland onderlopen. Het stromende water zal het dijklichaam verder eroderen, er treedt bresgroei op. Als het resterende dijkprofiel hoger is dan de buitenwaterstand dan kunnen de vervolgmechanismen oppervlakte erosie door overslag en micro-instabiliteit optreden.

Schuifvlak door binnentalud

Als het intredepunt van het schuifvlak in het binnentalud van de dijk ligt, dan blijft een groot gedeelte van het dijklichaam intact. De dijk faalt nog niet. Wel kunnen de vervolgmechanismen zodanig zijn dat alsnog falen optreedt.

De vervolgmechanismen die kunnen optreden zijn: micro-instabiliteit, oppervlakte erosie van het binnentalud door overslag en tweede afschuivingen (zie Figuur 2.4). Het resterende dijklichaam wordt langzaam aangetast totdat de dijk doorbreekt en bresgroei optreedt. De situatie wordt na het optreden van een eerste afschuiving niet ongunstiger voor het mechanisme piping, zolang het schuifvlak zodanig ondiep is dat het scheidingsvlak tussen cohesieve deklaag en zand niet wordt verstoord. Een schuifvlak dat dit scheidingsvlak wel raakt of doorsnijdt, kan het mechanisme piping mogelijk door de fase van opbarsten helpen.

Over het intredepunt van het primaire schuifvlak

De plaats van het intredepunt hangt, naast de geometrie van de dijk, af van de waterspanningsopbouw en de dikte van het slappe lagen pakket. Op basis van ervaring kan het volgende worden afgeleid: Bij een dun slappe lagen pakket zal het schuifvlak niet zo diep gaan en is de kans groot dat deze daardoor in de kruin of het binnentalud begint. Bij een intredepunt in het buitentalud zijn namelijk de schuifspanningen langs het schuifvlak en het tegenwerkende moment in verhouding groter geworden ten opzichte van het aandrijvende moment. Bij een dik slappe lagen pakket spelen de waterspanningen aan de onderzijde van het slappe lagenpakket een belangrijke rol. Als ten gevolge van de hoogwatergolf de waterspanningen alleen in de dijk worden verhoogd worden de maximaal opneembare schuifspanningen alleen in de bovenzijde kleiner. Het schuifvlak zal relatief ondiep worden en waarschijnlijk in het binnentalud of de kruin insnijden. Als de waterspanningen ook aan de onderzijde van het slappe lagen pakket worden verhoogd, doordat de stijghoogte in de daaronder gelegen zandlaag stijgt met de hoogwatergolf, dalen de schuifspanningen onderin het slappe lagen pakket. Het intredepunt van het schuifvlak zal zich verplaatsen naar de buitenzijde van de dijk.

In Nederland volgt uit de adviespraktijk en opgetreden schadegevallen dat de kans op een binnenwaartse afschuiving met een intredepunt in de kruin of in het binnentalud van de dijk groter is dan de kans op een afschuiving met een intredepunt in het buitentalud. Voordat een afschuiving optreedt met een intredepunt in het buitentalud zal het talud dus waarschijnlijk al zijn afgeschoven met een intredepunt in de kruin of in het binnentalud. Uit de praktijksituaties blijkt dat er vaak nog voldoende tijd is om maatregelen te treffen nadat een eerste afschuiving heeft plaats gevonden.