Bodemopbouwen die wel pipnggevoelig zijn - Mechanismenbeschrijvingen

Bodemopbouwen die wel pipnggevoelig zijn

In Figuur 4.2 is een typische configuratie van de ondergrondopbouw geschetst waarbij piping een rol kan spelen. Het uittreepunt wordt in dit geval gevormd door een opbarstkanaal, waardoor water vanuit de zandlaag in de bermsloot kan uitstromen en zanddeeltjes mee kan voeren. Voor een beschrijving van het opbarstmechanisme wordt verwezen naar paragraaf 4.5. Wanneer de afdekkende kleilaag zo zwaar is dat opbarsten niet op kan treden, kan ook het erosiemechanisme niet optreden, omdat er geen zand kan worden afgevoerd. De bodemconfiguratie is dan ongevoelig voor piping.

Figuur 4.2 Opbarsten slappe deklaag onder bermsloot

Een andere typische bodemconfiguratie waarbij piping mogelijk een rol speelt is geschetst in Figuur 4.3. Hier komen in de ondergrond meerdere zandlagen (tussenzandlagen) voor, afgewisseld door cohesieve ondoorlatende grondlagen (klei of veen) die elk rechtstreeks in verbinding staan met het buitenwater. Voor beide geldt dat een opbarstkanaal kan ontstaan aan de binnenzijde van de dijk. In de huidige praktijk is het gebruikelijk om bij ontwerp- of toetsingscontroles beide zandlagen afzonderlijk te beschouwen.

In beginsel zou daarbij in elk van de lagen piping op kunnen treden. Hoewel doorgaans alleen de bovenste laag van belang is, moet in beginsel de veiligheid tegen opbarsten en piping voor alle zandlagen gecontroleerd worden.

Een denkbare situatie is dat de bovenste zandlaag door beperkte dikte of doordat deze uit relatief grof materiaal bestaat, niet erosiegevoelig is, maar de onderste laag wel. Mogelijk kan dan de bovenste zandlaag werken als natuurlijk hydraulisch filter, waardoor migratie van zand vanuit de onderste zandlaag wordt voorkomen. Hierbij is er wel rekening mee te te houden dat grof materiaal ook erg doorlatend is, en juist daardoor ook pipinggevoelig kan zijn. De filterwerking dient gecontroleerd te worden met behulp van filterregels. Wanneer de bovenste zandlaag door aanwezigheid van silt- of kleibijmenging enigszins cohesief is, kan echter toch niet uitgesloten worden dat toch een doorgaand opbarstkanaal ontstaat tot het maaiveld. Aanbevolen wordt om bij twijfel specialistische hulp in te schakelen, of om de veilige weg te kiezen, namelijk het beschouwen van de zandlagen afzonderlijk.

Figuur 4.3 Potentieel pipinggevoelige ondergrondopbouw bestaand uit tussenzandlaag (zandbaan) en diepe zandlaag, van elkaar gescheiden door een ondoorlatende laag (klei of veen)

De volgende vier figuren tonen hiervan afwijkende dwarsdoorsneden, waarbij het pipingmodel en de bijbehorende procesbeschrijving nog wel van toepassing zijn.

Figuur 4.4 en Figuur 4.5 schetsen situaties waarbij in het voorland een deklaag aanwezig is. Hierdoor verschuift het intredepunt nog meer richting het buitenwater.

Figuur 4.4 Dijk met voorland

Figuur 4.5 Dijk met vergraving in het voorland

Figuur 4.6 toont de situatie waarbij binnendijks de deklaag nagenoeg ontbreekt. Het uittredepunt ligt bij de teen van de dijk. Deze situatie is in de IJkdijk pipingexperimenten onderzocht [Beek & Knoeff , 2010].

Figuur 4.6 Geen deklaag aanwezig (opbarsten speelt geen rol)

In Figuur 4.7 is de deklaag onderbroken. In dit geval moeten verschillende kwelwegen worden gecontroleerd.

Figuur 4.7 Onderbroken deklaag. Controle op opbarsten en piping voor kwelweg 1, op piping alleen voor kwelweg 2.