Zoeken in deze site

Inhoudsopgave


Rekenmodel uitspoelen zand door bekleding

Het uitspoelen van zand uit de kleilaag kan worden gemodelleerd door het optredende verhang te vergelijken met een kritisch verhang. Het optredend verhang kan worden geschat door het verschil tussen de grondwaterstand in de zandkern en de ligging van de bovenkant van het uittredekanaal, gedeeld door de lengte van het uittredekanaal. Hierbij heeft de oriëntatie van het uittredekanaal een grote invloed. Een horizontale graafgang of een die van de kern naar beneden loopt, zal veel sneller uitspoeling geven dan verticale graafgangen.

Het water dat uitspoelt door de bekleding moet ook weer aangevoerd worden. Opgemerkt wordt dat voeding van water vanuit een verzadigd medium (zandkern) anders, langzamer, werkt dan vanuit vrij buitenwater. Dit zou met behulp van grondwaterstromingsberekeningen en eventueel experimenteel onderzoek kunnen worden onderzocht. Het kritisch verhang is het verhang waarbij zandtransport optreedt. In theorie zal bij een verticaal gericht verhang in een zandpakket gelijk aan (ρ Correlatie [-]g - ρ Correlatie [-]w) / ρ Correlatie [-]w drijfzand ontstaan, waarbij ρg gelijk is aan de soortelijke massa van grond, en ρw Soortelijke massa van water [kg/m3] de soortelijke massa van water is. Voor normaal gepakt zand met ρg =2000 kg/m3 levert dit een kritisch verhang op van 1. De korrelspanning is in deze situatie 0 Pa, het korrelskelet zweeft als het ware in het water. Bij het opbarsten van een horizontaal klei- en of veenpakket kan in de praktijk eerder zandtransport optreden, namelijk bij een verhang van circa 0,8-1. Een tot nu toe geaccepteerd veilig criterium voor verticaal zandtransport is 0,5[-]

Als het uittredekanaal een gevolg is van afdrukken of opbarsten van de kleilaag of het gevolg van een scheur door te nat aangebracht materiaal, dan is het waarschijnlijk dat het uittredekanaal een oriëntatie heeft die loodrecht op het talud tot verticaal is. Alleen als het uittredekanaal een gevolg is van graverij, of een slechte inkassing van de kleilaag op de ondergrond dan kan de oriëntatie flauwer worden. Voor sterk van verticaal afwijkende oriëntaties van het uittredekanaal is onbekend in hoeverre het kritisch verhang afneemt. Het verdient de aanbeveling om de kans op voorkomen van deze situaties en de gevolgen voor de veiligheid te onderzoeken. Op dit moment wordt het echter buiten beschouwing gelaten. Bij een kleine afwijking van de verticaal is een correctie met de cos van de hellingshoek α denkbaar, zonder dat hiervoor overigens een goede onderbouwing is.

Schematische dijkdoorsnedes.
Figuur 1 Schematische weergave oriëntatie uittredekanaal met verval gegeven een grondwaterstand (h-z) in de zandkern, en de laagdikte van de kleilaag d.

Het verhang i Teller, betreffende het datapunt i [-] over het uittredekanaal voor de drie bovenstaande gevallen is gelijk aan:

Formules 1 en 2.

Voor het kritisch verhang kan bijvoorbeeld, zonder verdere onderbouwing of onderzoek, bij benadering worden uitgegaan van:

Formule 3 en 4.

Door het kritische verhang te delen door het optredende verhang kan een stabiliteitsfactor (SF) worden berekend. Dit leidt tot de volgende formules:

Formules 5 en 6.

Boven de kritische waarden van (h-z) is uitspoelen van zand mogelijk, mits er een scheur of gat aanwezig is in de bekleding, ofwel door bodemstructuurvormende processen en graverij, ofwel als gevolg van opbarsten. Opgemerkt wordt dat voor het kritische verhang de veilige waarde van 0,3 is aangehouden in lijn met piping.

Indien kan worden aangetoond dat de kleibekleding aanvankelijk geen gaten of scheuren in de teen van de dijk heeft, dan zal eerst afschuiven en/of afdrukken van de kleilaag moeten optreden voordat uitspoeling van zand mogelijk is.

Versies