Het doel van stap 2 van het schematiseren van de waterspanningen is het maken van een overzicht van alle relevante situaties waarvoor een schematisering van de waterspanningen nodig is, alsmede een indicatie van het effect van deze situaties op de sterktebeoordeling van de dijk.

De activiteiten in deze stap zijn:

• Maken van een selectie van (faal)mechanismen waarvoor het van belang is waterspanningen te schematiseren.
• Maken van een selectie van de oorzaken van waterspanningen, oftewel het bepalen van relevante belastingen.
• Opstellen van (kritische) belastingcombinaties.
• Kwantitatief invullen van de belastingcombinaties.

Voor deze activiteiten is informatie nodig over processen en belastingen die invloed hebben op de waterspanningen. De volgende belastingen hebben invloed op waterspanningen:

• Hoogwater (grondwaterstroming / infiltratie / duur).
• Dagelijkse waterstand, waterstandsfluctuaties.
• Val na hoogwater (grondwaterstroming)/ extreem laag water.
• Neerslag (infiltratie).
• Golfoverslag (infiltratie).
• Verkeersbelasting (consolidatieprocessen, scheepsbotsing).
• Grondophoging (consolidatieprocessen / vervormingen).
• Belastingen in verband met veranderingen in rivierloop.

In stap 2 wordt vastgesteld voor welke situaties (combinaties van mechanismen en externe belastingen) schematiseringen van de waterspanningen nodig zijn.

Normaliter staan bij het ontwerp en de beoordeling van waterkeringen de volgende extreme belastingen centraal:

• Extreem hoogwater.
• Val na hoogwater / extreem laag water.
• Extreme neerslag.
• Dijkversterking: ophogingswerkzaamheden in uitvoeringsfase.
• Rivierloopveranderingen, veranderingen in het achterland (polderpeil, zandwinning).

Een combinatie van extreme belastingen is meestal niet aannemelijk, zie het artikel Combinaties van belastingen.

De tabel geeft een overzicht van de relevante waterspanningsschematiseringen voor een benedenrivierdijk. Nadere aanwijzingen geven de uitgewerkte cases in bijlage 2 van [TRWD, 2004].

Toelichting bij de tabel:

ad 1.1 en 2.3: Opbarsten / opdrijven, piping / zettingsvloeiing.

Opdrijven / opbarsten vindt plaats door de waterspanningen in het watervoerend pakket. Het mogelijk optreden van piping / zettingsvloeiing hangt mede af van de samenstelling en dichtheid van het zand. Gewoonlijk bijkomende waterspanningsverhogende belastingen zoals extreme neerslag en verkeersbelasting spelen geen rol van betekenis. Voor de lange termijn zijn veranderingen in het geologisch en (geo)hydrologisch systeem (geul, bodemdaling achterland, zandwinning) van belang.

ad 1.2: Verkeersbelasting.

Het artikel Verkeersbelasting en stabiliteit gaat in op de verkeersbelasting en het in rekening brengen hiervan voor een hoogwatersituatie. Wateroverspanningen ten gevolge van een verkeersbelasting worden in rekening gebracht in de vorm van een gering aanpassingspercentage van bijvoorbeeld 0% tot 10% aan de belasting.

ad 2.1, 2.2 3.1 en 3.2: Afschuiven buiten- en binnenwaarts.

Voor de stabiliteit van het buitentalud is een ongunstige combinatie van een hoge grondwaterstand in de dijk na een snelle daling van de buitenwaterstand of de situatie bij extreme neerslag bepalend.

Neerslag kan een opbolling van de freatische lijn in het dijklichaam veroorzaken, maar kan ook het polderpeil verhogen als de capaciteit van de gemalen tijdelijk onvoldoende is. Indien een hoogwater volledig gecorreleerd zou zijn met zware regenval, dan zouden de waterspanningseffecten van beide belastingen gezamenlijk in rekening gebracht moeten worden. Een combinatie van extreme belastingen is meestal niet aannemelijk, maar het komt soms voor dat een hoge waterstand door een intensieve regenperiode vooraf is gegaan, zodat dijken verzadigd en zwakker zijn.

In het geval dat zich onder normale condities een opbolling van de freatische lijn bevindt in het dijklichaam (in oude dijklichamen is dat meestal het geval), dient men bij hoogwater rekening te houden met deze opbolling. Bij de waterspanningsschematisering voor de situatie bij hoogwater dient daarom rekening te worden gehouden met een onder normale omstandigheden optredende neerslag in het gesloten seizoen.

ad 2.3: Zettingsvloeiing.

Een val na hoogwater kan een aanleiding zijn voor het optreden van een zettingsvloeiing. Voor de verdere beoordeling van zettingsvloeiingen speelt de precieze kwantitatieve schematisering van waterspanningen evenwel nauwelijks een rol.

ad 3.1 en 3.2: Extreme neerslag.

Het artikel Invloed van neerslag op het freatisch vlak gaat in op het effect van (extreme) neerslag op de waterspanningen.

ad 4.1: Uitvoering.

In de uitvoering worden de waterspanningen beïnvloed door een toename van de grondspanningen. Deze geven een directe toename van de waterspanningen in het slappe lagenpakket. Dit betekent, dat er na een dijkverbetering sprake kan zijn van ongeconsolideerde grondlagen ten gevolge van grondaanvullingen. Dit is in principe een tijdelijk effect en de waterspanningen zullen door consolidatie  weer afnemen.

Met de tijdelijke wateroverspanningen dient rekening te worden gehouden, zie Stabiliteit tijdens de uitvoering dijkverbetering.

De hydrodynamische periode karakteriseert de duur van de consolidatie. De duur van het consolidatieproces is in veel gevallen, zeker in het Benedenrivierengebied, langer dan de uitvoeringsperiode. Dit betekent dat ook na de uitvoering gedurende die periode, wateroverspanningen in het slappe lagen pakket aanwezig zijn. Omdat voor die periode wel gerekend wordt met de extreme buitenwaterstanden die horen bij de beoogde eindsituatie, zal de bezwijkkans gedurende die periode groter zijn dan in de beoogde eindsituatie. Per geval zal moeten worden bezien of dit acceptabel is.