Zoeken in deze site

Inhoudsopgave


Afschuiven en/of afdrukken van de bekleding en uitspoelen

Bezwijken van de bekleding door een ondiepe afschuiving of door afdrukken is een initiërend mechanisme. De kering zal hierdoor niet direct falen, maar een vervolgproces van uitspoelen of erosie zal tot een afname van de kruinhoogte en/of bresvorming kunnen leiden. Uitspoelen kan daarnaast ook worden geïnitieerd door dierlijke graverij of door mensen veroorzaakte schades. In dit artikel komen achtereenvolgens aan de orde:

  • Ondiepe afschuiving / afschuiven van de bekleding.
  • Afdrukken van de bekleding.
  • Uitspoelen

Op dit moment loopt het onderzoek ‘Stabiliteit bij golfoverslag’ in opdracht van het Hoogwatersbeschermingsprogramma (HWBP). Dit project is opgezet om invulling te geven aan kennisleemtes rond afschuiven, afdrukken en uitspoelen bij het binnentalud in relatie tot de hogere golfoverslagdebieten die de laatste jaren als uitgangspunt worden gekozen. De komende jaren zal nieuwe kennis vanuit dit project beschikbaar komen.

Ondiepe afschuiving/Afschuiven van de bekleding

Ondiepe afschuivingen zijn afschuivingen waarbij enkel het binnentalud beschadigd raakt over een beperkte diepte (meestal < 1 m). In veel gevallen is dit een bekledingslaag die afschuift en daardoor zijn functie verliest. Ondiepe afschuivingen kunnen optreden bij een verzadigd dijklichaam (veelal als gevolg van significante golfoverslag).

Dit mechanisme is relevant voor zanddijken met een kleibekleding, en voor kleidijken in geval van significante golfoverslag (> 0,1 l/s/m).

Schematische dwarsdoorsnede van een dijk met ingetekend het faalmechanisme.
Figuur 1 Afschuiven bekleding.

Afdrukken

Er is sprake van afdrukken als een te groot drukverschil over de bekleding ontstaat. De waterdruk is dan groter dan het gewicht en de schuifweerstand van de bekleding. Dat leidt tot stabiliteitsverlies van (een deel van) het (binnen)talud.

Schematische dwarsdoorsnede van een dijk met ingetekend het faalmechanisme.
Figuur 2 Afdrukken.

De aandrijvende kracht is een verhoging van de freatische lijn in de waterkering. Een verhoogde waterstand buitendijks, of een combinatie van een verhoogde buitenwaterstand en (infiltrerend) water door golfoverslag kan hiervan de oorzaak zijn. Wanneer er geen afdoende drainage is, kan opdrukken optreden. Vervolgens kunnen de vervolgmechanismen afschuiven, uitspoelen of erosie door overslag optreden.

De mate waarin de waterspanningen in de dijk oplopen is afhankelijk van de doorlatendheid (van kleibekleding en kleikern), de initiële toestand van de dijk, het waterstandsverloop en de intensiteit van het golfoverslagdebiet. De kans op afschuiving of uitspoelen van kernmateriaal wordt vergroot na opdrukken. Daarnaast wordt de erosiebestendigheid aangetast waardoor de kans op falen door golfoverslag toeneemt.

Dit initiërend mechanisme is relevant voor zanddijken met (klei)bekleding en kleidijken met zandscheg (met kleibekleding).

Uitspoelen

Er is sprake van uitspoelen als een hoge ligging van de freatische lijn leidt tot stabiliteitsverlies van korrelmateriaal van de kern van de dijk. Als gevolg van uitstroming van water uit het talud worden zanddeeltjes meegenomen, waardoor erosie van de zandkern of zandscheg kan optreden.

Schematische dwarsdoorsnede van een dijk met ingetekend het faalmechanisme.
Figuur 3 Uitspoelen.

De aandrijvende kracht is een verhoging van de freatische lijn in de waterkering. Een verhoogde waterstand buitendijks, of een combinatie van een verhoogde buitenwaterstand en (infiltrerend) overslaand water kan hiervan de oorzaak zijn. Naarmate het binnentalud steiler is, is het gevoeliger voor de verhoging van de freatische lijn. Wanneer er geen afdoende drainage is, blijft de freatische lijn hoog en kan uitspoelen optreden.

Uitspoelen kan alleen als mechanisme optreden bij zanddijken met een zode of met kleibekleding. Het kan zowel een initiërend mechanisme zijn (bij scheuren of graafgangen in de bekleding, zie onderstaande tekst) als een vervolgmechanisme (na opdrukken of afschuiven van de kleibekleding). Uitspoelen kan ook optreden als gevolg van dierlijke graverij of andere schades aan de bekleding. Ook bij een onjuist ontwerp van de bekleding kan uitspoelen optreden door een concentratie van stroombanen (zie onderstaand figuur) aan de teen van de bekleding.

Schematische tekening.
Figuur 4 Concentratie van stroomlijnen bij onjuiste vormgeving van de bekleding [Leidraad, 1985].

Uitspoelen door scheuren of graafgangen

In het geval van een verhang over de dijkbekleding kan zand uitspoelen doordat het meegevoerd wordt door scheuren of graafgangen. Dit proces zorgt ervoor dat de bekleding wordt ondergraven waardoor deze onder invloed van zwaartekracht geotechnisch zal bezwijken. Overloop of golfoverslag kan er dan voor zorgen dat verdere erosie van de zandkern plaatsvindt waar deze bloot is komen te liggen. Dit zorgt voor verdere ondergraving van de kleibekleding, waardoor de instabiliteit terugtreedt naar de kruin van dijk.

Er bestaat weinig validatiemateriaal voor dit mechanisme. Bij een overloopproef op een steile dijk bij Wissenkerke in 1993 trad water dat infiltreerde in het talud geconcentreerd uit onderaan het talud. Hierbij werd grond/zand meegevoerd en bezweek het binnentalud binnen een uur bij een overstroomdebiet in de orde van 1 l/s per m. Bij een overslagproef op Tholen gebeurde eenzelfde soort mechanisme bij een talud van 1:2,4 en een overslagdebiet van 5 l/s per m. In de Hedwige-Prosperpolder is tijdens golfoverslagproeven en overloopproeven ook uitspoeling opgetreden. Dit zorgde in beide gevallen voor bezwijken van de kleibekleding. De dikte van de kleibekleding was bij Wissenkerke en Tholen zeer variabel en soms zeer dun (plaatselijk hooguit enkele decimeters). Een geconcentreerde stroming uit een mollengang voerde zand mee en ondermijnde in korte tijd het talud, waarna de golfoverslag verder afrekende met de bekleding. Bij de Hedwigepolder was de kleilaag dikker, tot ongeveer 1 m. Bij andere overslagproeven op secties met graverij is echter geen bezwijken van de bekleding waargenomen. De waarnemingen tonen aan dat sommige dijken gevoelig kunnen zijn voor het uitspoelen van zand door een kleibekleding, zeker indien dit optreedt in combinatie met overloop of overslag. Of dit gebeurt hangt waarschijnlijk af van de lokale condities en oriëntatie van de graafgangen en scheuren in de bekleding.

Foto 1 golfoverslagproef Tholen uitspoelen van zand.
Figuur 5 Uitspoelen van zand door een mollengang onderaan het talud, Golfoverslagproef Tholen.
Foto 2 Golfoverslagproef Tholen
Figuur 6 Ondermijning van de kleilaag, Golfoverslagproef Tholen.
Foto 3 Golfoverslagproef Tholen.
Figuur 7 Falen van de bekleding, Golfoverslagproef Tholen.

Of het waarschijnlijk is dat uitspoelen optreedt, hangt dus af van het verhang en de aanwezigheid van scheuren of graverijgangen in de kleibekleding. Kleilagen aan het maaiveld zijn altijd onderhevig aan bodemstructuurvormende processen, waardoor ze nagenoeg altijd enige mate van scheuren bevatten. Echter, alleen in gevallen waarbij ook onder natte omstandigheden openstaande scheuren aanwezig zijn, kan uitspoelen van zand optreden. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen wanneer bij de aanleg de klei veel te nat is verwerkt. In dat geval zullen de scheuren zodanig breed zijn dat ze bij inspecties, zeker bij droogte, opvallen en vervolgens kunnen worden gedicht. De kans dat zulke scheuren tijdens extreme omstandigheden nog aanwezig zijn, is daarom beperkt.

Graverij ter plaatse van de binnenteen van de dijk of onderaan het talud kan eveneens leiden tot gaten in de kleibekleding waardoor zand kan uitspoelen. Risicovol zijn gaten die bij inspecties niet opvallen, maar wel kunnen leiden tot uitspoelen van zand. Konijnen- en vossenholen tot in de zandkern vallen op. Bij graverij door kleinere beesten kan het echter onopvallend zijn of deze ook door de kleilaag heen zijn gegaan. Graverij door bijvoorbeeld muizen en mollen zijn minder bedreigend door de kleinere diameter van de gangen en doordat ze minder diep gaan. Uit golfoverslagproeven en overloopproeven op echte dijken, met veel muizen en mollengangen, is gebleken dat bij kleilagen van 60 à 70 cm dikte er niet altijd gangen of nestholtes waren die doordrongen tot de zandkern. In andere gevallen bleek dit wel het geval bij dikkere kleilagen.

Verwacht wordt dat de kans op uitspoelen wel afneemt bij een toenemende kleilaagdikte. Bij 80 cm kleilaagdikte, inclusief de teelaarde, is uitspoelen enkel incidenteel waargenomen.

Literatuur

Leidraad voor het ontwerpen van rivierdijken : Deel 1 - Bovenrivierengebied. Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW), september 1985.

Versies