Er is sprake van opbarsten als een cohesieve deklaag opdrijft en scheurt ten gevolge van een hoge waterdruk in de watervoerende zandlaag. In dit proces zijn verschillende mechanismen te onderscheiden: opdrijven en opbarsten. Een uitgebreidere beschrijving van de mechanismen is gegeven in het artikel Fenomenologische beschrijving opbarsten.

Opdrijven

Het mechanisme opdrijven kan worden geanalyseerd met een verticale evenwichtsbeschouwing van de deklaag. Op het grensvlak van de deklaag en de zandlaag werken in neerwaartse richting het gewicht van de deklaag. In opwaartse richting werkt de waterdruk vanuit het watervoerend pakket.

De deklaag drijft op wanneer de opwaartse druk groter of gelijk is aan de neerwaartse druk.

ΔΦ > ΔΦ_c,u

Waarin:

Δ𝜙: Geschematiseerd stijghoogteverschil over de deklaag (bij uittredepunt) [m].

Δ𝜙_c,u: Kritiek stijghoogteverschil over de deklaag (bij uittredepunt) [m].

𝜙_exit: Stijghoogte in watervoerende laag bij uittredepunt [m t.o.v. NAP].

h_exit: Hoogte van het uittredepunt. Dit is de maaiveldhoogte of de waterstand bij een waterpartij [m t.o.v. NAP].

D_deklaag: Dikte van het afdekkende pakket bij het uittredepunt [m].

γ_sat: Verzadigd volumegewicht van de cohesieve deklaag [kN/m³].

γ_water: Volumegewicht van het water [kN/m³].

Het uittredepunt is de locatie waarbij opdrijven optreedt die het dichtst bij de binnenteen van de kering ligt. Om deze locatie te bepalen is het nodig opdrijven over een groter gebied achter de kering te analyseren. Het is van belang om de evenwichtsbeschouwing op meerdere locaties (in de dwarsdoorsnede) uit te voeren, het is op voorhand niet altijd evident wat de waar het uittredepunt ligt, dit kan het maaiveld dicht bij de kering zijn maar ook een sloot op grotere afstand van de kering.

Als er meerdere watervoerende lagen zijn kan opdrijven vanuit alle watervoerende lagen optreden. Bij opdrijven vanuit een dieper watervoerende zandlaag is de bovenste watervoerende zandlaag onderdeel van de deklaag.

De geschematiseerde stijghoogte kan met verschillende modellen en methodes worden bepaald, zie hiervoor het artikel Schematiseren van geohydrologische situatie.

Modelspecifieke schematisaties opdrijven

Bepaling deklaagdikte bij meerdere grondlagen

Bepaling van de dikte van de deklaag is gegeven in het artikel Deklaagdikte. Als het afdekkende pakket uit meerdere grondlagen bestaat wordt het kritieke stijghoogteverschil vervangen door de sommatie over de verschillende grondlagen van het product van laagdikte en volumegewicht. Bij opdrijven ter plaatse van een watergang geldt dat de taluds naast de watergang een positieve invloed hebben. Dit wordt meegenomen door het aanpassen van de deklaagdikte naar een effectieve deklaagdikte. Handvatten hiervoor zijn gegeven in het artikel Berekenen van de grenspotentiaal. Voor de bepaling van het volumegewicht van water wordt verwezen naar het artikel Volumegewicht water.

Bepaling effectieve laagdikte voor opdrijven bij sloot

De effectieve laagdikte d_eff voor opbarsten bij een sloot wordt als volgt bepaald:

1. In het geval dat de breedte van de sloot op maaiveldniveau B [m] kleiner is dan de totale deklaagdikte buiten de sloot H₁ [m], en als de geometrie van de sloot binnen de driehoek valt die met de breedte van de sloot op maaiveldniveau de spanningsspreiding van 2:1 (verhouding verticaal : horizontaal) weergeeft, is de effectieve laagdikte d_eff gelijk aan de totale laagdikte: B < H₁ → d_eff = H₁.
2. Als de breedte van de slootbodem b [m] groter is dan de deklaagdikte in het midden van de sloot H2 [m], dan dient de deklaagdikte in het midden van de sloot als effectieve laagdikte deff te worden gebruikt: b > H₂ → d_eff = H₂.
3. In alle andere gevallen wordt de effectieve deklaagdikte d_eff bepaald door het snijpunt van de sloottaludhelling en een 2:1 helling beginnend aan de onderkant van de deklaag in het midden van de sloot: d_eff = H₃.

Voor geometrische definities van B, b, H₁, H₂ en H₃ zie figuur 1. Hier is ook te zien dat in het geval dat de deklaagdikte aan beide kanten van de sloot verschillend is of dat de sloot asymmetrisch is, een representatieve situatie dient te worden beschouwd.

Als ter plaatse van de sloot de grenspotentiaal wordt bereikt dan mag ervan worden uitgegaan dat op dat punt de potentiaal zodanig wordt gereduceerd dat opdrijven van het achterliggende gebied niet meer kan optreden.

Opbarsten

Voor het mechanisme opbarsten zijn geen rekenmodellen beschikbaar. In de praktijk wordt opdrijven gelijk gesteld aan opbarsten. Er wordt dan geen rekening gehouden met de aanwezige treksterkte in de ondergrond, of andere eigenschappen die scheurvorming tegengaan. Deze treksterkte zorgt er in de praktijk voor dat opdrijven niet direct leidt tot scheurvorming waardoor zandtransport kan optreden. In het praktijkonderzoek Praktijkonderzoek Opbarsten Dijken [De Innovatieversneller, 2024] wordt onderzoek gedaan naar het mechanisme.