Algemeen - Ontwerpmaatregelen

Uitspoelen van zand voorkomen

Algemeen

Piping kan worden voorkomen door te voorkomen dat zand uitspoelt. Dit kan worden bereikt door een filter aan te brengen bij het uittreepunt, Figuur 8.3. Het filter kan bestaan uit een granulair filter, opgebouwd volgens de filterregels of uit een verzwaard filterdoek.

Filters hebben meestal ten doel:

• Het voorkomken van erosie (filterfunctie);
• Het mogelijk maken van de afvoer van overtollig water (drainagefunctie).

Voor een goede werking van deze methode zijn daarom drie aspecten van groot belang:

• Het filter dient zanddicht te zijn;
• Het filter moet meer waterdoorlatend zijn dan de ondergrond.

Beide aspecten zijn belangrijk bij de preventie van piping. De bedoeling is immers dat materiaaltransport wordt voorkomen, terwijl overmatige wateroverdukken ook ongewenst zijn. Een erosiewerend filter moet dus ook tevens een drainerende functie hebben.

Bovendien moet het uittreepunt bekend zijn, want alleen als daar de filterconstructie is aangebracht, zal de filtercontructie piping kunnen voorkomen.

Door de filterconstructie wordt migratie van zanddeeltjes vanuit de zandlaag voorkomen. Hierbij is in acht te nemen dat deze filterconstructie niet verstopt mag raken omdat deze anders kan opbarsten en piping dan alsnog kan optreden.

Figuur 8.3 Ontlastsloot met filterconstructie

Erosiewering en afvoer van water zijn geen doel op zich, het gaat om het voorkomen van schade aan een constuctie onder maategevende omstandigheden. Daartoe zijn er in principe twee mogelijkheden:

• geometrisch dichte filters;
• geomtrisch open filters.

Bij het eerste type is transport van materiaal onmogelijk, omdat de poriëgootte tussen de filters zodanig klein is dat geen materiaaltransport kan optreden ongeacht de hydraulsiche belasting. Dit type fiilter berust dus op geometrische principes.

Dit in tegenstelling tot open filters waar de poriegrootte wel voldoende is maar de hydraulische belasting te laag om transport van deeltjes op te wekken.

Aan de verhoudingen van de openingen in de filter moeten eisen worden gesteld. Deze mogen niet te te groot zijn want anders kan er materiaaltransport optreden. Dit is echter conflicterende met de afvoer van water want dan moeten deze juist zo groot mogelijk zijn.

Een voldoende zanddichtheid wordt verkregen door toepassing van de filterregels. De aansluitingen van het filter op de omgeving dienen voldoende aandacht te krijgen.

Formules voor het ontwerp van granulaire filters zijn beschreven door Verheij en Hoffmans in [Verheij & Hoffmans, 2011]. In CUR rapport 161 “Filters in de Waterbouw” [CUR, 1993] wordt een uitgebreid overzicht gegeven van ontwerpregels voor geometrisch dichte filters inclusief voorbeelden. CUR rapport 233 “Interface stability of granulair filters” [CUR, 2010] presenteert een formule voor granulair open filters.

Ter voorkoming van het uitspoelen van zaanddeeltjes kan ook gedacht worden aan het toepassen van geotextilien, zie CUR-publicaties C174 [CUR, 2009] en C217 [CUR, 2006]. Geotextiele filters bieden in principe dezelfde mogelijkheden als granulaire filters en hebben het voordeel van een geringere constructiedikte.