Opdrukken (opdrijven en opbarsten) is een vorm van hydraulische grondbreuk waarbij een cohesieve afdekkende laag wordt opgelicht ten gevolge van wateroverspanning in de onderliggende watervoerende laag. Opdrukken van de deklaag achter de waterkering treedt op bij het bereiken van de zogenaamde grenspotentiaal. Het artikel Opdrukken achterland geeft een fenomenologische beschrijving van opdrijven en opbarsten. Hieronder wordt behandeld hoe de lengte van de opdrukzone te berekenen. De lengte van die zone hangt samen met de geohydrologische situatie en de belasting. Aangezien er alleen water in de opgedrukte zone voorkomt onder een grenspotentiaal en er in die zone geen schuifweerstand is, is opdrukken van groot belang voor de beoordeling van de stabiliteit. Indien sprake is van opbarsten (bij een geringe dikte van de deklaag) kan zelfs sprake zijn van geen of verminderde schuifsterkte in de gehele deklaag ter plaatse van de opbarstzone.

Hierbij wordt opgemerkt dat in dit artikel en in Rekenvoorbeeld van de opdruklengte bij stationaire stroming de lekfactor van het achterland wordt genoteerd als λ' Lekfactor van het achterland van de dijk [m] en de lekfactor van het voorland als λ'' Lekfactor van het voorland van de dijk [m]. Voor de bepaling van de lekfactor, zie het artikel Lekfactor of leklengte.

In de literatuur [Barends, 1988] is een formule afgeleid voor de opdruklengte bij stationaire toestand en beoordeeld op basis van geavanceerde analyse. De analyse toont aan dat de formule een bovengrens aangeeft. Bij de schematisering die ten grondslag ligt aan die formule wordt uitgegaan van een tweelagensysteem, zoals weergegeven in figuur 1. Deze situatie wordt wel aangeduid als model 3D.

Er zijn drie gebieden te onderscheiden: voorland, dijk met opdrukzone en achterland. Voorland en achterland zijn oneindig uitgestrekt aangenomen. Stroming in de zandlaag is horizontaal. Stroming onder de dijk en nabij de opdrukzone is tweedimensionaal. Uitgaande van een (semi-)stationaire situatie kan de opdruklengte L_opdr Lengte van de opdrukzone [m] worden bepaald met behulp van de volgende iteratieve formule:

Waarin:

D Dikte watervoerende laag [m] Dikte eerste watervoerend pakket [m].

d' Dikte kleilaag binnendijks [m] Dikte deklaag binnendijks [m].

d'' Dikte kleilaag buitendijks [m] Dikte deklaag buitendijks [m].

L_basis Lengte van de dijkbasis [m] Breedte van de basis van de dijk [m].

L_opdr Lengte van de opdrukzone [m] Lengte van de opdrukzone [m].

m Slankheid van de ellips (= B/A) [-] Volgnummer van de iteratiestap [-].

λ' Lekfactor van het achterland van de dijk [m] Lekfactor van het achterland [m].

λ'' Lekfactor van het voorland van de dijk [m] Lekfactor van het voorland [m].

ϕ_g Grenspotentiaal, de stijghoogte aan de bovenzijde van de zandlaag waarbij opdrukken optreedt  [m t.o.v. NAP] Grenspotentiaal [m+NAP].

ϕ_p Polderpeil, stijghoogte binnendijkse waterstand (maaiveld) [m t.o.v. NAP] Stijghoogte binnendijkse waterstand (maaiveld) [m+NAP].

ϕ_r Rivierwaterstand [m t.o.v. NAP] Stijghoogte buitendijkse waterstand [m+NAP].

Meestal zijn slechts enkele iteraties nodig om een nauwkeurige waarde voor L_opdr Lengte van de opdrukzone [m] te vinden. In de meeste gevallen is de opdruklengte kleiner dan de dijkbasis L_basis Lengte van de dijkbasis [m], dus: L_opdr Lengte van de opdrukzone [m] < L_basis Lengte van de dijkbasis [m]. Ook zal de opdruklengte meestal kleiner zijn dan de dikte van het zandpakket, dus: L_opdr Lengte van de opdrukzone [m] < D Dikte watervoerende laag [m]. Beide veronderstellingen vereenvoudigen de bovenstaande formule aanzienlijk. Er geldt dan:

Voor een verklaring van de symbolen: zie de lijst onder formule (1).

De veronderstelling L_opdr Lengte van de opdrukzone [m] < L_basis Lengte van de dijkbasis [m] en L_opdr Lengte van de opdrukzone [m] < D Dikte watervoerende laag [m] is vervolgens eenvoudig te controleren.

Voor formule (1) en (2) geldt: als er geen voorland is geldt λ'' Lekfactor van het voorland van de dijk [m] = 0. Het is ook mogelijk in dat geval rekening te houden met radiale stroming. Dit kan worden gerealiseerd door te stellen: λ'' Lekfactor van het voorland van de dijk [m] = 0,44 D Dikte watervoerende laag [m].

De buitenwaterstand, de potentiaal ϕ_r Rivierwaterstand [m t.o.v. NAP] waarbij nog net geen opdrukken optreedt (L_opdr Lengte van de opdrukzone [m] → 0) is de zogeheten kritieke potentiaal ϕ_k Kritieke rivierwaterstand waarbij achter de dijk de grenspotentiaal wordt bereikt [m t.o.v. NAP]:

Voor een verklaring van de symbolen: zie de lijst onder formule (1).

Als de potentiaal van de rivierstand ϕ_r Rivierwaterstand [m t.o.v. NAP] onder de kritieke potentiaal ϕ_k Kritieke rivierwaterstand waarbij achter de dijk de grenspotentiaal wordt bereikt [m t.o.v. NAP] blijft, treedt er geen opdrukken op. Komt de potentiaal van de rivier boven de kritieke potentiaal ϕ_k Kritieke rivierwaterstand waarbij achter de dijk de grenspotentiaal wordt bereikt [m t.o.v. NAP], dan treedt er wel opdrukken op.

Bovenstaande formules zijn gebaseerd op de schematisering gegeven in de figuur. Deze vereenvoudiging van de werkelijkheid leidt ertoe dat de berekeningen hogere, oftewel conservatieve waarden opleveren, in de orde van 25% à 200% te groot. Het verschil wordt groter bij toename van de verhouding D Dikte watervoerende laag [m]/L_basis Lengte van de dijkbasis [m]. Voor verdere informatie, zie [Barends, 1988].

Hierbij wordt opgemerkt dat hoewel opdrukken zelf, zoals hierboven wordt aangegeven, erg belangrijk is, de opdruklengte veelal minder van belang is. Als er sprake is van opdrukken volgt het (passieve deel van het) glijvlak de weg van de minste weerstand en zal dus in de opdrukzone omhoog komen. Vooral bij opbarsten (bij relatief geringe dikte van de deklaag) is deze opdruklengte (opbarstlengte) minder van belang omdat de schuifsterkte in de deklaag in de opbarstzone aanzienlijk wordt gereduceerd en bij het bereiken van de grenspotentiaal zelfs geheel afwezig wordt verondersteld.

In figuur 2 is schematisch het potentiaalverloop in de zandlaag bij opdrukken weergegeven.