Door Harza [Harza, 1935] is een criterium voor heave opgesteld in termen van de kritieke 'flotation gradiënt'; in latere onderzoeken is voortgeborduurd op dit concept.

Het kritieke verhang is het verhang waarbij (in een homogeen veronderstelde zandlaag) benedenstrooms van het kwelscherm de opwaarts gerichte kracht op de korrels door een verticaal gerichte opwaartse stroming groter wordt dan het gewicht van de korrels. Het kritieke verhang wordt als volgt berekend:

Waarin:

i_c     Kritieke verhang [-].

n     Poriëngehalte van de zandlaag achter het kwelscherm [-].

γ_k    Volumegewicht van de korrel [kN/m³].

γ_w   Volumegewicht van water [kN/m³].

Vergelijking 1 geldt voor verticale stroming door uniform zand waarbij de stroom- en equipotentiaallijnen parallel aan elkaar lopen, waarvan sprake is in bijvoorbeeld een kolomproef. Bij stroming onder een kwelscherm door vindt aan de onderzijde van het kwelscherm echter concentratie van stroomlijnen plaats, waardoor een andere situatie ontstaat. Voorts wordt de dichtheid van de stroomlijnen (een maat voor stromingsdruk) steeds groter in de richting van het kwelscherm. Het ligt dus voor de hand dat hydraulische grondbreuk als eerste plaats zal vinden in een grondprisma dicht bij het scherm. Diverse onderzoekers hebben verschillende hypothesen onderzocht wat betreft de vorm van het kritieke grondprisma, met de onderstaande uitkomsten (zie Figuur 1):

Figuur 1 geeft per mechanisme het verval weer waarbij hydraulische grondbreuk optreedt, voor de situatie van een damwand in een grondlichaam met een horizontaal maaiveld aan beide zijden van de wand. In dat geval geldt:

Hierin is ΔH het verschil in waterstand aan beide zijden van de wand [m], d de diepte van het kwelscherm [m] en voor a[-] worden de volgende waarden gegeven (zie Tabel 1):

In 1964 zijn door Müller-Kirchenbauer op schaal proeven uitgevoerd voor een situatie met kwelscherm dat omstroomd wordt. Hij concludeert dat voor een situatie zoals geschetst in  Figuur 1, waarbij aan weerszijden van het scherm grond aanwezig is, voor de meest losse pakking (maximale waarde voor n) het criterium van Davidenkoff geldt. Voor de meest vaste pakking (minimale n) geldt het criterium van Harza. Voor pakking daartussenin kan het toelaatbare verval lineair geïnterpoleerd worden tussen deze grenzen. Indien aan de bovenstroomse zijde van het kwelscherm geen grond aanwezig is, dus als de stijghoogte aan de onderkant van het scherm gelijk is aan de buitenwaterstand, geldt het criterium van Davidenkoff, ongeacht de pakking. Het criterium in vergelijking 1 kan dan toegepast worden.

In 1995 zijn, gebaseerd op het heave-criterium, door Sellmeijer met behulp van het zogenoemde Fragmentenmodel ontwerpregels afgeleid voor het dimensioneren van kwelschermen. De teksten en figuren in dit artikel zijn ontleend aan het Onderzoeksrapport zandmeevoerende wellen [Förster, et al., 2012].