In Nederland wordt voor grondmechanische berekeningen vrijwel altijd uitgegaan van volledig met water verzadigde grond of van volledig droge grond. Onder het normale gemiddelde freatisch vlak wordt de grond volledig met water verzadigd verondersteld. Boven het normale gemiddelde freatisch vlak wordt voor de beschrijving van de schuifsterkte van de grond uitgegaan van volledig droge grond.

Ook voor waterkeringen is dat altijd de gangbare aanpak geweest. In de praktijk wordt daarom meestal de gedraineerde schuifsterkte toegepast voor (initieel) onverzadigde kleiige grondlagen. Vaak is de gedachte dat dit kleiige materiaal toch goed doorlatend kan zijn vanwege structuurvorming en krimpscheuren en dat derhalve de aanname van gedraineerd grondgedrag daarom een verdedigbare keuze is. Ook het relatief hoge zandgehalte in klei in Oost-Nederland wordt vaak als argument gezien om de gedraineerde schuifsterkte toe te passen.

Boven het normale gemiddelde freatisch vlak is de grond echter niet volledig droog, maar ook daar is vocht aanwezig. Tussen het freatisch vlak en het maaiveld neemt het vochtgehalte in de grond af en neemt het gehalte lucht in de grond toe. Het vochtgehalte varieert in de tijd onder invloed van neerslag, verdamping en grondwaterfluctuaties. Dit zorgt er ook voor dat het niveau van het freatisch vlak variabel is in de tijd. De zone boven het freatisch vlak wordt de onverzadigde zone genoemd, hoewel in deze zone ook deels nog sprake kan zijn van volledige verzadiging (capillaire zone). Klei kan tot enkele meters boven het freatisch vlak volledig met water verzadigd zijn.

Wat de onverzadigde zone bijzonder maakt is de negatieve waterspanning (capillaire spanning of zuigspanning) in deze zone. Dit geeft de grond extra sterkte. Deze extra sterkte kan aanzienlijk zijn. Vanwege de variatie van het vochtgehalte in de tijd is deze extra sterkte echter ook variabel. Onder invloed van het variërende vochtgehalte en zuigspanning zwelt en krimpt de klei in de onverzadigde zone voortdurend. Hierbij treedt structuurvorming of aggregaatvorming op: er ontstaat een systeem van kluiten (aggregaten) en scheuren. In deze zone vindt ook oxidatie van klei plaats, waardoor de klei een bruinige kleur krijgt.

Uit onderzoek volgt dat de keuze om de gedraineerde schuifsterkte toe te passen in kleiig materiaal in de (initieel) onverzadigde zone een conservatieve keuze is. Onder relatief natte omstandigheden, als de verzadigingsgraad relatief hoog is, blijkt de ongedraineerde schuifsterkte te worden gemobiliseerd. Deze ongedraineerde schuifsterkte blijkt hoger te zijn dan de gedraineerde schuifsterkte op basis van alleen een hoek van inwendige wrijving. Onder relatief droge omstandigheden, als de zuigspanning hoog is, blijkt tot enkele meters onder maaiveld een hogere schuifsterkte dan de ongedraineerde schuifsterkte te worden gemobiliseerd.

Het onderzoek naar de schuifsterkte van de (initieel) onverzadigde zone is lopend onderzoek. Er is een handelingsperspectief beschikbaar voor het beoordelen en ontwerpen van de geotechnische stabiliteit van waterkeringen, voor situaties waar de schuifsterkte van de capillaire zone en de (initieel) onverzadigde zone een relevante invloed heeft op de faalkans door het mechanisme afschuiven langs een glijvlak.

Meer informatie is te vinden in Rode Draad 7 van Adviesteam Dijkontwerp: Suggesties en aandachtspunten ten aanzien van omgang met onzekerheden bij Handelingsperspectief schuifsterkte onverzadigde zone, april 2024.