Materiaaltransport van onderliggend materiaal - Eisen vanuit de primaire functie

Naast de stabiliteit van de toplaag is het noodzakelijk dat uitspoeling van onderliggend materiaal door de toplaag wordt voorkomen. Afhankelijk van het type bestaat de bekleding uit een toplaag, verschillende soorten tussenlagen (bijvoorbeeld van granulair materiaal of geotextiel) en een onderlaag (doorgaans klei of zand). De tussenlaag dient doorgaans als filterlaag. Typische tussenlagen voor steenzettingen (zie Figuur 1-1) zijn een granulaire aanvulling (aanvullende stabiliteit tegen afschuiven) en een uitvullaag (ten behoeve van uitvullen van elementen).

Een golfbeweging kan stroming in de laag onder de toplaag veroorzaken, het water stroomt dan evenwijdig aan het talud, zowel naar boven als naar beneden. Materiaaltransport door de toplaag kan veroorzaakt worden door uittredend water of door turbulent water dat over de toplaag stroomt. Het materiaal kan alleen uitspoelen wanneer de korrelgrootte van de

onderlaag kleiner is dan de openingsgrootte van de laag erboven. Het uitspoelproces zal doorgaans niet direct leiden tot falen. Doordat er holle ruimten ontstaan onder de toplaag, kan de bekleding op den duur verzakken waardoor de algehele sterkte van de bekleding afneemt (Figuur 3-7).

Bij monolieten bekledingen kunnen door uitspoeling (bij overgangen of schade) holtes onder de bekleding ontstaan. Door het ontstaan van deze holten kunnen spanningen ontstaan.

Deze spanningen zijn vergelijkbaar met de spanningen die ontstaan door de golfklap (zie Figuur 3-6). Deze spanningen kunnen ook ontstaan in het geval van zettingen van de ondergrond (zie 3.4).

Uitspoeling van de onderlaag/tussenlaag kan worden voorkomen door het plaatsen van een filterlaag. De korrelgroottes van opeenvolgende lagen moet zodanig zijn dat de ene laag niet in de andere migreert ten gevolge van waterstroming door de lagen. Hier zijn twee typen filterlagen te onderscheiden:

• geometrisch dichte filterlaag: de openingsgrootte van de bovenste laag is zodanig klein dat korrels uit de onderliggende laag er niet doorheen kunnen;

• geometrisch open filterlaag: de openingsgrootte van de bovenste laag is groter dan de korrels uit de onderliggende laag, maar door demping van belasting in de bovenliggende laag zijn de resterende krachten onvoldoende om het onderliggende materiaal uit te spoelen.

Figuur 3-7: Uitspoelen onderlaag:

• a) uitspoeling wordt voorkomen door meerdere filterlagen

• b) uitspoeling wordt voorkomen door geotextiel

• c) zakking door uitspoeling

In Figuur 3-7 is ter voorbeeld een principedoorsnede van een stortsteenbekleding te zien. De buitenste laag dient bestand te zijn tegen golfaanval. Om te voorkomen dat de kern van

zand uitspoelt, kan er een aantal filterlagen geplaatst worden (Figuur 3-7a) [28]. Iedere filterlaag mag dan niet migreren door de bovenliggende laag. Doorgaans resulteert dit in een groot aantal lagen, daarom kan in plaats van een aantal lagen een geotextiel worden toegepast (Figuur 3-7b) [29]. Een geotextiel is doorgaans een synthetisch doek die waterdoorlatend is maar zodanig dicht dat de korrels van het onderliggende materiaal er niet doorheen kunnen migreren. Om te voorkomen dat de toplaag het (kwetsbare) geotextiel beschadigt, wordt doorgaans een filterlaag geplaatst tussen het geotextiel en de toplaag die puntbelastingen van de toplaag verspreidt.