Stabiliteit van oppervlaktelagen - Ontwerpberekeningen

1. 1. Deze paragraaf richt zich op de stabiliteit van grondlagen van beperkte dikte aan het op­ pervlak van een Jang talud onder invloed van stromend grondwater, de zogenaamde microstabiliteit.

      Het gaat bier vooral om het evenwicht langs rechte glijvlakken, evenwijdig aan het ta­ lud, maar met het oog op uitspoeling wordt ook het evenwicht in de richting loodrecht op het talud beschouwd.

      De krachten die op een blokje grond - met de eenheidsoppervlakte en een dikte d- in het talud werken, zijn (figuur 11.8):

het eigen gewicht Qg g d,

de opwaartse waterdruk <lw g d,

de stromingskracht i ·<lw g d,

een reactiekracht R van de grond, te splitsen in een normaalkracht N en een wrijvings- kracht W= C+Ntan <pin het glijvlak.

128

figuur 11.8

Orie gevallen verdienen de aandacht:

uittredend grondwater bij taluds onder water;

uittredend grondwater bij taluds boven water;

evenwijdig afstromend grondwater bij taluds boven water.

In de volgende paragrafen wordt een en ander verder uitgewerkt. In wezen gaat het om een aantal bijzondere gevallen van de in par. 11.3 beschouwde glijvlakstabiliteit. Meer informatie is te vinden in lit. 14 en 15.

1. 1. 1. Stromingskracht en verhang van de grondwaterstroming

         De stromingskracht wordt in richting en grootte bepaald door het verhang van de grond­ waterstroming, de vector i.

         De richting en de grootte van het verhang zijn athankelijk van de beschouwde situatie.

         Het verhang ikan ontbonden worden in een component evenwijdig aan het talud, i/1, en een component loodrecht op het talud, i_i_. Figuur 11.9 laat zien dat inhet algemeen geldt:

         

         figuur 11.9

         129

         De voorgaande bijzondere gevallen warden nu nader beschouwd.

         1. Uittredend grondwater bij taluds onder water.

            Het oppervlak van een talud onder water is een equipotentiaalvlak, zodat het grond­ water - bij isotrope doorlatendheid van de grand - loodrecht uittreedt. De richting van het verhang ligt vast. De grootte kan echter varieren, en wordt bepaald door de opbouw en doorlatendheidsverhoudingen van het doorstroomde grondprofiel.

            Uit figuur 11.10 volgt voor fl= 0°:

            

            figuur 11.10

         2. Uittredend grondwater bij taluds boven water.

            Dit kan zich bijvoorbeeld voordoen bij binnentaluds van dijken. Het meest ongun­ stig is de situatie bij horizontaal uittredend water.

            Uit figuur 11.11 volgt voor fl = 90° -a :

            

            figuur 11.11

         3. Evenwijdig afstromend grondwater bij taluds boven water.

         Dit geval kan zich voordoen bij een relatief goed doorlatende toplaag op een slecht doorlatende onderlaag.

         130

         Uit figuur 11.12 volgt voor f3 = 90°:

         

         figuur 11.12