Voor de beschouwing van verticaal evenwicht voor het deelmechanisme hydraulische grondbreuk is nog geen set aan partiële factoren afgeleid zoals voor opbarsten van een cohesieve deklaag. De reden hiervan is dat het momenteel onduidelijk is welk aandeel de model- en schematiserings-onzekerheden hebben in de totale onzekerheid. Een probabilistische analyse om hierin inzicht te krijgen, is nog niet uitgevoerd vanwege het ontbreken van fundamenteel onderzoek naar dit mechanisme, met name voor de situatie van hydraulische grondbreuk bij situaties met een deklaag. Differentiëren in partiële factoren is daarom voor het mechanisme hydraulische grondbreuk vooralsnog een stap te ver. Daarom wordt voorlopig teruggevallen op een overall stabiliteitsfactor:

Hierbij wordt uitgegaan van een realistische inschatting van de ruimtelijke variabiliteit van de porositeit (variatiecoëfficiënt van 0,1).

Een vergelijkbare eis voor de stabiliteit is te vinden in meerdere ontwerprichtlijnen. Ook wordt een vergelijkbare stabiliteitsfactor impliciet meegenomen wanneer wordt getoetst op een maximaal toelaatbare verticale gradiënt van 0,5. In een probabilistische gevoeligheidsanalyse [Calle & Sellmeijer, 1998] is deze factor voor een situatie met vrije uitstroom geverifieerd. Een citaat uit deze studie is hieronder uitgelicht.

Criterium Gemiddelde Gradiënten Methode

Ten tijde van de studie [Calle & Sellmeijer, 1998] werd de veiligheid bepaald op basis van gradiënten voor een situatie met vrije uitstroom.

Waarin:

F_GGM Overall stabiliteitsfactor bij toepassing van de gemiddelde gradiënten methode [-]

i_c Kritieke hydraulische gradiënt [-]

i_gem Gemiddelde verticale gradiënt achter het scherm over een hoogte s [-]

Zoals deze formule laat zien houdt de Gemiddelde Gradiënten Methode (GGM) uitsluitend rekening met het lokale negatieve effect van geconcentreerde stroming naar een pijpstelsel en brengt deze methode niet het gunstig werkende effect van het gewicht van de deklaag in rekening. Deze methode kan daarom voor situaties met een significant effectief gewicht van deklaag en/of dijk gezien worden als een conservatieve methode.

Criterium Verticaal Evenwicht Methode

De stabiliteitsfactor bij gebruik van de Verticaal Evenwicht Methode (VEM) kan worden afgeleid uit termen voor belasting en sterkte termen uit de genoemde vergelijking Formule 3.

Uitgaande van een evenwichtsbeschouwing op basis van gemiddelde spanningen op het grondvlak van een denkbeeldig prisma (bovenstaande figuur) volgt dan:

In bovenstaande formules zijn:

F_VEM Overall stabiliteitsfactor voor verticaal evenwicht rond denkbeeldig prisma [-]

Δu_d,gem Verschil tussen waterdruk bij grondwaterstroming en hydrostatische druk gemiddeld over het grondvlak van het beschouwde prisma (op niveau z_s) [kPa]

γ’ Effectief gewicht van grond in de beschouwd prisma [kN/m³]

s Inbeddingsdiepte van scherm in watervoerende zandlaag [m]

p’_v,gem Effectieve spanning van de deklaag en van de dijk gemiddeld over het bovenvlak van het beschouwde prisma (op het niveau onderkant deklaag) [kPa]. In bijlage D is aangegeven hoe p’_{v, gem} kan worden bepaald.

r reductiefactor waarmee wordt aangegeven welk deel van de effectieve bovenbelasting p’_v,gem doorwerkt op het grondvlak van beschouwde prisma [-].

De methode VEM heeft als voordeel boven de methode GGM dat zowel de belasting toename op Δu_d,gem als gevolg van geconcentreerde stroming naar een pijpstelsel als de weerstandstoename door het gunstig werkende effect van het gewicht van de deklaag en dijk (p’_v,gem) in rekening wordt gebracht. Daarom wordt geadviseerd om de methode VEM toe te passen in geval van heaveschermen onder een deklaag en dijk in situaties waar p’_v,gem een significante bijdrage levert aan de stabiliteitsfactor.

In het KIA Onderzoek Heaveschermen dat vanaf 2025 wordt uitgevoerd, zal bovenstaande methode voor het bepalen van de stabiliteitsfactor ten aanzien van hydraulische grondbreuk worden geëvalueerd voor evenwichtssituaties. Wanneer daartoe aanleiding is zal deze publicatie naar aanleiding van de resultaten van het onderzoek worden aangepast. Tot die tijd kan bovenstaande gedachtengoed worden toegepast voor het bepalen van de veiligheid ten aanzien van hydraulische grondbreuk bij een situatie met een scherm onder een deklaag.