Bij een grondconstructie voor een waterkering maakt de ondergrond deel uit van die waterkering. Het is van belang dat de ondergrond de plaats- en vormvastheid van de dijk garandeert en tegelijkertijd zelf ook water keert. De ondergrond ondervindt net als de dijk belastingen door hoge waterstanden, stromingen en golven. Grondwaterstromingen en -spanningen verdienen hierdoor bijzondere aandacht.

In dit artikel worden de constructieve functies van de ondergrond toegelicht afhankelijk van de plaats ten opzichte van het dijklichaam, zie Figuur 1 [Technisch rapport waterkerende grondconstructies, 2001].

Achterland

De ondergrond van het achterland kan bestaan uit slecht doorlatende klei- en veenlagen (deklaag) die op goed doorlatende zandlagen liggen. De sterkte en stabiliteit van een deklaag is van belang voor de stabiliteit van de binnenzijde van de dijk. Hoge waterstanden aan de buitenzijde van de dijk oefenen via het grondwater druk uit op het scheidingsvlak van de deklaag met de doorlatende zandlaag. Als deze grondwaterspanningen te hoog worden kan de deklaag opdrukken of opbarsten. Hierdoor kunnen de faalmechanismen afschuiven en piping geïnitieerd worden. De grondsamenstelling van de deklaag en de watervoerende laag zijn van belang voor het bepalen van de weerstand tegen opdrukken of opbarsten. De dikte en hoogteligging van de deklaag en het uittreepunt spelen ook een rol.

Dijkbasis

De dijkbasis is de ondergrond onder de dijk en vormt het fundament van de waterkerende grondconstructie. De dijkbasis heeft drie hoofd-constructieve functies die afhankelijk zijn van de sterkte- en vervormingseigenschappen van de grondlagen in de dijkbasis.

1. Door aanleg van de dijk zal zetting van de dijkbasis optreden. De vervormingseigenschappen bepalen de mate waarin deze zettingen gelijkmatig verlopen zowel in lengte- als in dwarsrichting. De afdekkende slappe lagen zijn hiervoor bepalend.
2. De dijkbasis heeft een invloed op de stabiliteit van de dijkkern, taluds en bermen. De eigenschappen, van met name slappe lagen, beïnvloeden de stabiliteit en de mogelijke horizontale vervormingen. In het algemeen neemt de sterkte van slappe grondlagen na enige tijd toe door het aanbrengen van een boven belasting. Echter, tijdens en net na de uitvoeringsfase waarin de belasting wordt aangebracht, wordt de belasting door het poriewater gedragen. De verhoogde waterspanningen vormen een risico voor geotechnisch bezwijken van de grond. Dit kan worden voorkomen door de wateroverspanningen te dissiperen met een cunet of verticale drainage. Hiermee wordt de zetting versneld en wordt ook een grotere stabiliteit verkregen.
3. Als er sprake is van doorgaande watervoerende zandlagen, dan kan door grondwaterstroming terugschrijdende erosie (piping) en/of stabiliteitsverlies worden veroorzaakt.

Ook bij de sterkteberekeningen is het belang dat er rekening wordt gehouden met de effecten van hoge waterstanden op de waterspanningen. Hierdoor nemen de korrelspanningen af waardoor de schuifweerstand van de ondergrond verkleint. Verder kan het waterkerend vermogen ernstig worden bedreigd door faalmechanismen voortkomend uit ongelijkmatigheden in de ondergrond.

Voorland

De functies van het voorland vertonen overeenkomsten met die van het buitentalud en de buitenberm. Ten eerste dient in het voorland een degelijke overgangsconstructie aanwezig te zijn ter plaats van de aansluiting op het buitentalud. Deze constructie is tevens van belang voor opsluiting van harde bekleding op het buitentalud. Ten tweede beïnvloedt het voorland de mate van golfoploop en golfoverslag. Hiermee dient bij het bepalen van de kruinhoogte rekening te worden gehouden. Ten derde vervult het voorland een functie bij de buitenwaartse stabiliteit en bij piping. Voor de beoordeling hiervan zijn de samenstelling en eigenschappen van de ondergrond en de geometrie van het voorland van belang. Bij waterstandsverhogingen ontstaat over het voorland een verhang net als bij de dijkbasis vermeld is. Voor het weerstand biedend vermogen van de waterkering tegen piping is het intreepunt van belang: hoe dichter deze bij de dijk ligt, des te korter de kwelweglengte is. Een intreepunt richting dieper gelegen zandlagen kan, behalve via de rivierbodem zelf, bijvoorbeeld gelegen zijn in een nevengeul (strang) in de uiterwaarde. In het geval van een relatief dunne deklaag kan intrede ook plaatsvinden via sloten of scheuren in de deklaag.

Vooroever

De vooroever beïnvloedt net als het voorland de buitenwaartse stabiliteit. Hierbij is de geometrie van de vooroever van belang. Een steile vooroever met op korte afstand van de teen een diepe geul, of ontgrondingkuil, vereist aandacht voor de schuifsterkte bij het grondonderzoek en later bij de stabiliteitsberekeningen. Tevens is, zeker bij begrenzing van het buitentalud direct aan de rivier of geul, de teenconstructie en de stabiliteit daarvan van belang. In dergelijke gevallen wordt vrijwel altijd een stortstenen berm toegepast tot boven de waterlijn. Deze zogenaamde ‘plasberm’ of ‘kreukelberm’, is tevens van belang voor een goede overgang en opsluiting van de buitentaludbekleding.

Een bijzondere vorm van instabiliteit is de zettingsvloeiing van de vooroever. Zettingsvloeiingen kunnen optreden in dikkere losgepakte zandlagen met een bepaalde korrelsamenstelling en is afhankelijk van de breedte van het voorland en de geulhelling en -diepte. Wanneer dit aan de orde is dan is dit een aspect om bij de tracékeuze rekening mee te houden. Tijdens zettingsvloeiingen vloeit zand uit het talud. Pas bij een zeer flauw talud (orde 1:20) stabiliseert zich dit pas weer. Indien een enigszins diepe geul aanwezig is, dan tast een zettingsvloeiing de stabiliteit van een onderwatertalud aan over een grote horizontale afstand (tientallen meters). Dit kan leiden tot ondermijning en zelfs falen van de waterkering.