Wat is het

Anisotropie is het verschil tussen horizontale en verticale doorlatendheid van grond. Deze kan worden uitgedrukt als een ratio: de zogenaamde anisotropiefactor, gedefinieerd als de horizontale doorlatendheid gedeeld door de verticale doorlatendheid. Pipinggevoelige zandlagen zijn mariene, fluviatiele en eolische afzettingen uit het pleistoceen en holoceen. Deze zijn in een tijdspanne van eeuwen tot millennia laagje per laagje afgezet. Als gevolg van deze 'horizontale' afzettingsgeschiedenis is de verticale doorlatendheid veelal lager dan de horizontale doorlatendheid. De doorlatendheid van deze lagen is dus anisotroop; de mate van anisotropie is naar verwachting wel per afzetting verschillend. Het meenemen van anisotropie heeft een positief effect op de berekende sterkte van de dijk, omdat er door de kleinere verticale doorlatendheid minder water naar het erosiekanaal stroomt dan op basis van een homogeen pakket verwacht wordt. Analyses hebben uitgewezen dat het meenemen van anisotropie ook een ander verloop van het erosiekanaal geeft, deze wordt bij het kritieke verval langer.

Hoe te bepalen

• Standaardwaarden van de te verwachten anisotropie kunnen bepaald worden op basis van literatuur (zie bijvoorbeeld [Van Beek, et al., 2020] en het voorbeeld in dit artikel). Deze aanpak is geschikt om een indicatie van het te verwachten effect te bepalen in een gevoeligheidsanalyse. Deze aanpak is niet geschikt voor een definitieve veiligheidsbeoordeling of ontwerp.
• Pompproeven geven informatie over de bulkanisotropie van het gehele zandpakket en kunnen dus gebruikt worden voor een bepaling van de anisotropiefactor van het watervoerende zandpakket.
• HPT-AMPT metingen geven de anisotropiefactor voor enkele kubieke meters grond.

Op basis van kleine monsters, zoals afkomstig uit boorkernen, kan de anisotropiefactor niet op een betrouwbare manier worden bepaald.

Aandachtspunten

Enkele aandachtspunten zijn:

• Bij meerdere HPT-AMPT metingen binnen hetzelfde zandpakket geeft het gemiddelde van deze metingen doorgaans een hogere anisotropiefactor dan volgend uit een pompproef, met name doordat hoge outliers het gemiddelde sterk beïnvloeden. Het schaaleffect tussen HPT-AMPT en pompproef kan worden ondervangen door het gemiddelde van de HPT-AMPT metingen te bepalen zonder de hoge outliers.
• De invloed van anisotropie op het doorgroeien van een pipe is verkend door middel van numerieke berekeningen in D-Geo Flow aan de hand van een representatieve basisgeometrie, waarvoor variaties van anisotropie, kwelweglengte, aquifer dikte, doorlatendheid en korreldiameter zijn toegepast. Deze analyses laten zien dat anisotropiefactoren groter dan 1 (ongeveer 2 en groter) al een significant effect hebben op de weerstand tegen piping. Het kritieke verval kan oplopen met een toename tot enkele tientallen procenten. Door de afname van de verticale stroming neemt het debiet naar de pipe af en daarmee de weerstand toe.

Voorbeeld

Een voorbeeld van het verwachte bereik in anisotropie van de bovenste zandlaag is weergegeven in onderstaande figuur.